题目
(13 ) int dfrac (sin x)({cos )^3x}dx;

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解析
考查要点:本题主要考查不定积分的计算,特别是利用代换法(变量替换)处理分式积分的能力。
解题核心思路:
观察被积函数 $\dfrac{\sin x}{\cos^3 x}$,发现分子 $\sin x$ 是分母 $\cos x$ 的导数的相反数(因为 $(\cos x)' = -\sin x$)。因此,通过代换法将积分转化为关于 $u = \cos x$ 的简单幂函数积分是解题的关键。
破题关键点:
- 选择代换变量:设 $u = \cos x$,则 $du = -\sin x \, dx$,从而将原积分中的 $\sin x \, dx$ 替换为 $-du$。
- 简化积分形式:将原积分转化为关于 $u$ 的幂函数积分,利用幂函数积分公式直接计算。
- 回代变量:将积分结果中的 $u$ 替换回 $\cos x$,得到最终答案。
步骤 1:变量代换
设 $u = \cos x$,则 $du = -\sin x \, dx$,即 $\sin x \, dx = -du$。
原积分变为:
$\int \frac{\sin x}{\cos^3 x} \, dx = -\int \frac{1}{u^3} \, du$
步骤 2:计算幂函数积分
对 $\dfrac{1}{u^3}$ 积分:
$-\int u^{-3} \, du = -\left( \frac{u^{-2}}{-2} \right) + C = \frac{u^{-2}}{2} + C$
步骤 3:回代变量
将 $u = \cos x$ 代回,得到最终结果:
$\frac{(\cos x)^{-2}}{2} + C = \frac{1}{2 \cos^2 x} + C$