题目
求 int(cos2x)/(cos^2xsin^2x) dx 。
求$ \int\frac{cos2x}{cos^2xsin^2x} dx $。
题目解答
答案
原式$ =\int\frac{cos^2x-sin^2}{cos^2xsin^2x}dx $$ =\int(\frac{1}{sin^2x} -\frac{1}{cos^2x} )dx $$ =\int(csc^2x-sec^2x)dx $$ =-cotx-tanx+C $
解析
考查要点:本题主要考查三角函数的积分技巧,特别是利用三角恒等式简化被积函数的能力,以及对基本积分公式的熟练应用。
解题核心思路:
- 利用三角恒等式将分子中的$\cos 2x$展开为$\cos^2x - \sin^2x$,从而与分母中的$\cos^2x \sin^2x$产生约简。
- 拆分分式,将积分转化为两个基本三角函数的积分之差。
- 直接应用基本积分公式,分别计算$\int \csc^2x \, dx$和$\int \sec^2x \, dx$。
破题关键点:
- 识别$\cos 2x$的展开形式,选择合适的恒等式简化表达式。
- 正确拆分分式,将复杂的分式转化为已知积分形式。
步骤1:利用三角恒等式展开分子
将$\cos 2x$展开为$\cos^2x - \sin^2x$,原式变为:
$\int \frac{\cos^2x - \sin^2x}{\cos^2x \sin^2x} \, dx$
步骤2:拆分分式
将分子拆分为两个分数之差:
$\int \left( \frac{\cos^2x}{\cos^2x \sin^2x} - \frac{\sin^2x}{\cos^2x \sin^2x} \right) dx = \int \left( \frac{1}{\sin^2x} - \frac{1}{\cos^2x} \right) dx$
步骤3:应用基本积分公式
分别积分$\frac{1}{\sin^2x}$和$\frac{1}{\cos^2x}$:
$\int \csc^2x \, dx - \int \sec^2x \, dx = -\cot x - \tan x + C$