题目
例19.计算不定积分int(1)/(x^2)+2x+2dx
例19.计算不定积分$\int\frac{1}{x^{2}+2x+2}dx$
题目解答
答案
将分母配方,得
$x^2 + 2x + 2 = (x + 1)^2 + 1$
令 $u = x + 1$,则 $du = dx$,原积分变为
$\int \frac{1}{u^2 + 1} \, du$
根据标准积分公式 $\int \frac{1}{u^2 + 1} \, du = \arctan u + C$,可得
$\arctan u + C = \arctan(x + 1) + C$
答案: $\boxed{\arctan(x + 1) + C}$
解析
本题考查不定积分的计算,解题思路是先对被积函数的分母进行配方,然后通过换元法将积分转化为常见的标准积分形式,最后利用标准积分公式求解。
- 对分母进行配方:
对于二次三项式$x^{2}+2x + 2$,根据完全平方公式$(a+b)^2=a^2+2ab+b^2$,在$x^{2}+2x + 2$中$a = x$,$2ab = 2x$,则$b = 1$,所以$x^{2}+2x + 2=(x + 1)^{2}+1$。
此时原积分$\int\frac{1}{x^{2}+2x+2}dx$可化为$\int\frac{1}{(x + 1)^{2}+1}dx$。 - 进行换元:
令$u = x + 1$,对$u$求导,根据求导公式$(x^n)^\prime=nx^{n - 1}$,常数的导数为$0$,可得$du=(x + 1)^\prime dx=dx$。
将$u = x + 1$和$du = dx$代入$\int\frac{1}{(x + 1)^{2}+1}dx$,原积分变为$\int\frac{1}{u^{2}+1}du$。 - 利用标准积分公式求解:
根据标准积分公式$\int\frac{1}{u^{2}+1}du=\arctan u + C$($C$为积分常数),可得$\int\frac{1}{u^{2}+1}du=\arctan u + C$。 - 回代$u$:
将$u = x + 1$代回$\arctan u + C$,得到$\arctan(x + 1) + C$。