如何计算 ∫√(x^2+4)dx 在 0 到 1 的定积分
首先,我们可以尝试将√(x^2+4)dx 拆分成更容易求解的形式。我们可以利用三角函数的知识,将x^2+4 表示成 (2tanθ)^2+4,然后利用三角恒等式将其化简为 4sec^2θ。因此:
√(x^2+4)dx = 2secθtanθ dθ
接下来,我们需要将该式子在 0-1 上求定积分。我们可以考虑将其变量换元,将θ表示成关于x的函数,然后将积分限也表示成x的形式。由于tanθ = x/2,我们可以得到:
secθ = √(1 + tan^2θ) = √(1 + (x/2)^2)
因此,我们可以将 2secθtanθ dθ 表示成 √(1 + (x/2)^2) dx。接下来,我们需要将积分限也表示成x的形式。在x=0时,θ=0;在x=1时,θ=arctan2。因此,我们可以得到:
∫√(x^2+4)dx = ∫√(1 + (x/2)^2) dx(从 0 到 1)
现在,我们可以进行一个新的变量换元,将x/2 表示成另一个变量t。因此,dx = 2dt,积分限也可以表示成t的形式。我们可以得到:
∫√(1 + (x/2)^2) dx = ∫√(1 + t^2) * 2dt(从 0 到 0.5)
这个积分可以通过反三角函数的知识求解。令u = 1 + t^2,我们可以得到:
∫√(1 + t^2) * 2dt = ∫√(u) * du(从 1 到 1.25)
这个积分可以通过基本定积分公式求解,最终结果为:
∫√(x^2+4)dx = [2/3 * (1.25)^(3/2) - 2/3] = 0.9688
因此,在 0-1 上,√(x^2+4)dx 的定积分为 0.9688。
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