1/(1+x^4) 的积分详解:一步步求解原函数
我们考虑对于函数 f(x) = 1/(1+x^4) 进行积分。由于该函数的形式比较复杂,我们需要运用一些积分技巧。
首先,我们可以通过部分分式分解的方法,将 f(x) 表示为一些简单函数的和的形式,进而求出它的原函数。具体地,我们有:
f(x) = 1/(1+x^4) = 1/((x^2 + √2x + 1)(x^2 - √2x + 1))
接下来,我们分别对于分母中的两个二次项进行配方法,得到:
x^2 + √2x + 1 = (x + 1/√2)^2 + (√2/2)^2
x^2 - √2x + 1 = (x - 1/√2)^2 + (√2/2)^2
接着,我们做变量代换 x + 1/√2 = t 和 x - 1/√2 = u,得到:
f(x) = 1/((t^2 + (√2/2)^2)(u^2 + (√2/2)^2))
进一步地,我们可以将 f(x) 表示为一些简单函数的和的形式,具体地,有:
f(x) = 1/√2 (1/(t^2 + (√2/2)^2) - 1/(u^2 + (√2/2)^2))
现在,我们可以对于每个分式分别进行积分,得到:
∫1/(t^2 + (√2/2)^2) dt = 1/(√2/2) arctan(t/(√2/2)) + C1
∫1/(u^2 + (√2/2)^2) du = 1/(√2/2) arctan(u/(√2/2)) + C2
最后,我们将 t 和 u 表示为 x 的函数,即 t = x + 1/√2 和 u = x - 1/√2,代入上式,得到:
∫1/(1+x^4) dx = 1/√2 (arctan[(x + 1/√2) * 1/(√2/2)] - arctan[(x - 1/√2) * 1/(√2/2)]) + C
化简一下,即可得到最终的结果:
∫1/(1+x^4) dx = 1/√2 arctan(√2x) + C
至此,我们成功地求出了 f(x) = 1/(1+x^4) 的原函数。
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