题目
(int )_(-1)^1((x+sqrt {1-{x)^2})}^2dx=

题目解答
答案
解析:

解析
考查要点:本题主要考查定积分的计算,特别是利用奇偶函数的性质简化积分过程。
解题核心思路:
- 展开被积函数,将平方项展开为多项式形式,简化积分表达式。
- 分析被积函数的奇偶性,利用奇函数在对称区间上的积分性质(奇函数的定积分为0)快速求解。
- 分项积分,将积分拆分为容易计算的部分和可快速判断的部分。
破题关键点:
- 识别奇函数:被积函数中的交叉项 $x\sqrt{1-x^2}$ 是奇函数,其在对称区间 $[-1,1]$ 上的积分为0。
- 简化计算:通过展开和分项积分,避免复杂的积分运算。
步骤1:展开被积函数
将 $(x + \sqrt{1-x^2})^2$ 展开:
$(x + \sqrt{1-x^2})^2 = x^2 + 2x\sqrt{1-x^2} + (1-x^2).$
步骤2:拆分积分
原积分可拆分为三部分:
$\int_{-1}^{1} x^2 \, dx + 2\int_{-1}^{1} x\sqrt{1-x^2} \, dx + \int_{-1}^{1} (1-x^2) \, dx.$
步骤3:合并同类项
注意到 $x^2$ 和 $-x^2$ 的积分相加为0,因此原式简化为:
$\int_{-1}^{1} 1 \, dx + 2\int_{-1}^{1} x\sqrt{1-x^2} \, dx.$
步骤4:计算各部分积分
-
第一部分积分:
$\int_{-1}^{1} 1 \, dx = [x]_{-1}^{1} = 1 - (-1) = 2.$ -
第二部分积分:
- 被积函数 $x\sqrt{1-x^2}$ 是奇函数($x$ 是奇函数,$\sqrt{1-x^2}$ 是偶函数,奇函数乘偶函数为奇函数)。
- 根据奇函数在对称区间上的积分性质:
$\int_{-1}^{1} x\sqrt{1-x^2} \, dx = 0.$
步骤5:综合结果
将两部分结果相加:
$2 + 2 \times 0 = 2.$