∫(1-√2)/(2√(1-x^2))/(x^2)dx 的计算步骤
要计算这个积分∫(1-√2)/(2√(1-x^2))/(x^2) dx,我们可以进行如下步骤:
首先,观察被积函数的形式,我们可以看到它是一个有理函数。为了计算这个积分,我们可以尝试通过部分分式分解来简化问题。
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首先,我们将分母进行因式分解:x^2 = (x)(x)。
∫(1-√2)/(2√(1-x^2))/(x^2) dx = ∫(1-√2)/(2√(1-x)(1+x))/(x)(x) dx
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接下来,我们将分子进行部分分式分解。我们可以将分子表示为两个部分:A/x + B/x^2。
(1-√2) = A/x + B/x^2
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将分母进行部分分式分解。由于 √(1-x)(1+x) = √(1-x^2),我们可以使用一般的部分分式分解公式。
1/(√(1-x)(1+x)) = C/(1-x) + D/(1+x)
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现在我们需要找到A、B、C、D的值。将分子的部分分别乘以分母,然后比较系数。
(1-√2) = (A(x)(1+x) + B(x^2))/((1-x)(1+x)) + C(1+x) + D(1-x)
将x=0代入方程,我们可以得到 A = 1。
将x=∞代入方程,我们可以得到 C = 0。
根据比较系数,我们可以得到 B = -1,D = -√2。
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现在,我们已经完成了部分分式分解。
∫(1-√2)/(2√(1-x^2))/(x^2) dx = ∫(1/x - 1/x^2)/(2√(1-x)(1+x)) dx
= ∫(1/x)/(2√(1-x)(1+x)) dx - ∫(1/x^2)/(2√(1-x)(1+x)) dx
= (1/2)∫(1/x√(1-x)(1+x)) dx - (1/2)∫(1/(x^2√(1-x)(1+x))) dx
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现在,我们可以进行积分。对于第一个积分,我们可以使用换元法。
令 u = 1 - x^2,那么 du = -2x dx,从而 x dx = -du/2。
当 x = 1 时,u = 1 - 1^2 = 0。 当 x = -1 时,u = 1 - (-1)^2 = 0。
第一个积分变为 ∫(1/x√(1-x)(1+x)) dx = -(1/2)∫1/√u du = -(1/2)∫u^(-1/2) du
= -(1/2) * 2u^(1/2) + C1 = -√(1-x^2) + C1
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对于第二个积分,我们可以使用换元法。
令 v = 1 - x^2,那么 dv = -2x dx,从而 x dx = -dv/2。
当 x = 1 时,v = 1 - 1^2 = 0。 当 x = -1 时,v = 1 - (-1)^2 = 0。
第二个积分变为 ∫(1/(x^2√(1-x)(1+x))) dx = -(1/2)∫1/√v dv = -(1/2)∫v^(-1/2) dv
= -(1/2) * 2v^(1/2) + C2 = -√(1-x^2) + C2
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现在我们可以将两个积分结果结合起来。
∫(1-√2)/(2√(1-x^2))/(x^2) dx = (1/2)(-√(1-x^2) + √(1-x^2)) + C
= (1/2)(0) + C = C
因此,最终的积分结果是 C。注意,这里的 C 是一个常数,表示积分的任意常数项。
希望这个计算过程对你有帮助!如果还有其他问题,请随时提问。
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