1/(1+cos²)是一个比较复杂的积分,需要运用一些特殊的技巧来求解。
首先,我们可以将cos²用1-sin²代替,得到1/(1+cos²)=1/(1+1-sin²)=1/(2-cos²)。
接下来,我们可以将分子分母同时除以cos²,得到1/(2-cos²)=1/(2cos²/(1-cos²))=1/2cos²/(1-cos²)。
然后,我们可以使用三角代换,令cos(x)=t,dx=-sin(x)dx,得到∫1/2cos²/(1-cos²)dx=∫1/2t²/(1-t²)dt,其中t=tan(x/2)。
将分式进行分解,得到1/2t²/(1-t²)=1/2(1/(1-t)-1/(1+t))。
再次使用三角代换,令t=sinθ,得到∫1/2t²/(1-t²)dt=∫1/2(1/(1-t)-1/(1+t))dt=∫1/2(1/(cos²θ-1)-1/cos²θ)cosθdθ。
最后,我们可以使用部分分式分解,将1/(cos²θ-1)拆分为1/2(1/(cosθ-1)-1/(cosθ+1)),得到∫1/2(1/(cos²θ-1)-1/cos²θ)cosθdθ=∫1/2(1/2(1/(cosθ-1)-1/(cosθ+1))-1/cos²θ)cosθdθ。
对于∫1/2(1/2(1/(cosθ-1)-1/(cosθ+1))-1/cos²θ)cosθdθ,我们可以使用分部积分法来求解。
令u=cosθ,dv=1/2(1/1-cosθ-1/1+cosθ)cosθdθ,得到du=-sinθdθ,v=1/2ln|1-cosθ/1+cosθ|。
将u和v代入分部积分公式得到∫1/2(1/2(1/(cosθ-1)-1/(cosθ+1))-1/cos²θ)cosθdθ=1/2(ln|1-cosθ|+ln|1+cosθ|-1/cosθ)。
最终,我们得到了1/(1+cos²)的积分解法为1/2(ln|1-cosθ|+ln|1+cosθ|-1/cosθ),其中θ=tan⁻¹(t),t=tan(x/2)。
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