如何求∫xcos^2xdx?

作者&投稿:嬴英 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
~ ∫xcos^2xdx 的积分可以使用换元积分法和分部积分法进行求解。
方法一:换元积分法
令 u = xcosx, du = (cosx - xsinx) dx,那么:
∫xcos^2xdx = ∫u^2/(u^2 + sin^2x) du
= ∫(u^2 + sin^2x - sin^2x)/(u^2 + sin^2x) du
= ∫(1 - sin^2x/(u^2 + sin^2x)) du
= ∫1 du - ∫sin^2x/(u^2 + sin^2x) du
= u - ∫sin^2x/(u^2 + sin^2x) du
然后,对 ∫sin^2x/(u^2 + sin^2x) du 进行换元积分,令 v = u/sin^2x,dv = (cos^2x - 2u/(sin^2x)^2) du,那么:
∫sin^2x/(u^2 + sin^2x) du = ∫1/(v^2 + 1) dv
= arctan v + C
将 u 和 v 代入上式,得到:
∫xcos^2xdx = xcosx - ∫sin^2x/(u^2 + sin^2x) du
= xcosx - arctan(u/sin^2x) + C
= xcosx - arctan(xcosx/sin^2x) + C
方法二:分部积分法
令 u = x, dv = cos^2xdx,那么:
∫xcos^2xdx = ∫u dv
= uv - ∫v du
= xcosx - ∫cos^2xdx
= xcosx - ∫(1 + cos2x)/2 dx
= xcosx - (x/2) - ∫cos2x/2 dx
= xcosx - (x/2) - (1/4)∫(cos4x + cos2x)/2 dx
= xcosx - (x/2) - (1/8)∫cos4x dx - (1/8)∫cos2x dx
= xcosx - (x/2) - (1/32)sin4x - (1/16)sin2x + C
= xcosx - (x/2) - (1/16)(sin2x - cos2x) + C
= xcosx - (x/2) - (1/16)sin2x + (1/16)cos2x + C
因此,∫xcos^2xdx = xcosx - (x/2) - (1/16)sin2x + (1/16)cos2x + C.

本题是不定积分基本练习题,具体步骤如下:
∫ⅹcos^2xdx
=∫x(1+cos2x)dx/2
=(1/2)∫xdx+(1/2)∫xcos2xdx
=(1/2)*(1/2)*x^2+(1/4)∫ⅹcos2xd2x
=(1/2)*(1/2)*x^2+(1/4)∫ⅹdsin2x
=(1/4)ⅹ^2+(1/4)ⅹsin2x-(1/4)∫sin2xdx
=(1/4)ⅹ^2+(1/4)ⅹsin2x-(1/8)∫sin2xd2x
=(1/4)ⅹ^2+(1/4)ⅹsin2x+(1/8)cos2x十C。
本题主要用到分部积分法和三角函数的求导公式。

∫xcos^2xdx
=0.5∫x (1+cos2x)dx
=0.5∫(x +x cos2x)dx
=0.25 x^2 +C_1 +0.5∫ x cos2x dx
=0.25 x^2 +C_1 +0.25x sin 2x + 0.125 cos2x + C_2
=0.25 x^2 +0.25x sin 2x + 0.125 cos2x + C(其中C为常数)


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