题目
32.不定积分 int dfrac (1)({x)^3}sin dfrac (1)(x)dx= __

题目解答
答案

解析
本题考查不定积分的计算,解题思路是通过换元法将复杂的积分转化为较为简单的形式,再利用分部积分法进行求解。
- 换元:
设$t = \frac{1}{x}$,对$t$求导,根据求导公式$(x^n)^\prime=nx^{n - 1}$,可得$dt=-\frac{1}{x^{2}}dx$,即$\frac{1}{x^{3}}dx=-\frac{1}{t^{2}}dt$。
那么原积分$\int\frac{1}{x^{3}}\sin\frac{1}{x}dx$就变为$\int t^{3}\sin t\cdot(-\frac{1}{t^{2}})dt$。
对$\int t^{3}\sin t\cdot(-\frac{1}{t^{2}})dt$进行化简,$t^{3}\cdot(-\frac{1}{t^{2}})=-t$,所以$\int t^{3}\sin t\cdot(-\frac{1}{t^{2}})dt=-\int t\sin tdt$。 - 利用分部积分法计算$-\int t\sin tdt$:
分部积分公式为$\int u dv=uv-\int v du$。
令$u = t$,$dv=\sin tdt$。
对$u$求导,$du = dt$;对$dv$积分,$v=-\cos t$。
根据分部积分公式可得$-\int t\sin tdt=-[t(-\cos t)-\int(-\cos t)dt]$。
先计算$\int(-\cos t)dt=-\sin t + C_1$($C_1$为常数)。
则$-[t(-\cos t)-\int(-\cos t)dt]=t\cos t+\int(-\cos t)dt=t\cos t-\sin t + C$($C$为常数)。 - 回代:
因为$t=\frac{1}{x}$,将其代回$t\cos t-\sin t + C$,得到$\frac{1}{x}\cos\frac{1}{x}-\sin\frac{1}{x}+C$。