《高等数学》不定积分课后习题详解.docx
《《高等数学》不定积分课后习题详解.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《《高等数学》不定积分课后习题详解.docx(161页珍藏版)》请在三一办公上搜索。
1、高等数学不定积分课后习题详解 不定积分 内容概要 名称 不 设f(x), xI,若存在函数F(x),使得对任意xI均定 有 F(x)=f(x) 积 或dF(x)=f(x)dx,则称F(x)为f(x)的一个原函数。 分 f(x)的全部原函数称为f(x)在区间I主要内容 上的不定积分,的 记为 概 f(x)dx=F(x)+C 为f(x)的原函数,则F(x)=G(x)+C。故不定积分的表达式不唯一。 若f(x)连续,则必可积;若F(x),G(x)均念 注:性 性质1:df(x)dx=f(x)dx; f(x)dx=f(x)或ddx质 性质2:F(x)dx=F(x)+C或dF(x)=F(x)+C; 性质
2、3:af(x)bg(x)dx=af(x)dxbg(x)dx,a,b为非零常数。 计 设f(u)的 原函数为F(u),u=j(x)可导,则有算 第一换换元公式: 不 方 元 定 法 积分法 积 分 f(j(x)j(x)dx=f(j(x)dj(x)=F(j(x)+C 第二类 设换元积 分法 x=j(t)单调、可导且导数不为零,有原函数F(t)fj(t)j(t),则 f(x)dx=f(j(t)j(t)dt=F(t)+C=F(j-1(x)+C 分部积u(x)v(x)dx=u(x)dv(x)=u(x)v(x)-v(x)du(x) 分法 1 有理函若有理函数为假分式,则先将其变为多项数积分 式和真分式的和
3、;对真分式的处理按情况确定。 本在下一章定积分中由微积分基本公式可知-求定积分章 的问题,实质上是求被积函数的原函数问题;后继课程的无论是二重积分、三重积分、曲线积分还是曲面积分,地 最终的解决都归结为对定积分的求解;而求解微分方程位更是直接归结为求不定积分。从这种意义上讲,不定积与 分在整个积分学理论中起到了根基的作用,积分的问题作会不会求解及求解的快慢程度,几乎完全取决于对这一用 章掌握的好坏。这一点随着学习的深入,同学们会慢慢体会到! 课后习题全解 习题4-1 1.求下列不定积分: 知识点:直接积分法的练习求不定积分的基本方法。 思路分析:利用不定积分的运算性质和基本积分公式,直接求出不
4、定积分! (1)dxx2x1x2思路: 被积函数 解:dxx2-52x=x3-52,由积分表中的公式可解。 2-=xdx=-x2+C 3x1x)dx (2)(3x-思路:根据不定积分的线性性质,将被积函数分为两项,分别积分。 解:(x-)dx=(x-x)dx=xdx-xdx=3x3-2x2+C 4x3-11312131241(3)dx 思路:根据不定积分的线性性质,将被积函数分为两项,分别积分。 2 2x13dx=2dx+xdx=+x+C 解:ln23x2x2(4)x(x-3)dx 思路:根据不定积分的线性性质,将被积函数分为两项,分别积分。 解:2x(x-3)dx=xdx-3xdx=x2-2
5、x2+C 53212533x4+3x2+1dx (5)2x+13x4+3x2+112=3x+思路:观察到后,根据不定积分的线性性质,将被积函数分项,22x+1x+1分别积分。 3x4+3x2+1123dx=3xdx+dx=x+arctanx+C 解:22x+11+xx2dx (6)1+x2x2x2+1-11=1-思路:注意到2=1+x1+x21+x2,根据不定积分的线性性质,将被积函数分项,分别积分。 x2解:2dx=dx-12dx=x-arctanx+C. 1+x1+x注:容易看出(5)(6)两题的解题思路是一致的。一般地,如果被积函数为一个有理的假分式,通常先将其分解为一个整式加上或减去一
6、个真分式的形式,再分项积分。 x1(7)dx 2xx3x4思路:分项积分。 x1解:dx=xdx-dx+3xdx-4xdx 342xxx2x134=x2-ln|x|-x-2+x-3+C. 423(8)(32-)dx 221+x1-x思路:分项积分。 解:(3211-)dx=3dx-2dx=3arctanx-2arcsinx+C. 22221+x1+x1-x1-x(9)xxxdx 3 思路:解:xxx=?看到xxx=x8xxxdx=xdx=x8+C. 151dx 22x(1+x)7815111+248=x78,直接积分。 (10)思路:裂项分项积分。 解:111111dx=(-)dx=dx-dx
7、=-arctanx+C. 222222xx(1+x)x1+xx1+xe2x-1(11)xdx e-1e2x-1(ex-1)(ex+1)dx=(ex+1)dx=ex+x+C. 解:xdx=xe-1e-1(12)3xexdx x思路:初中数学中有同底数幂的乘法: 指数不变,底数相乘。显然3xex=。 xdx=+C. 解:3edx=ln(3e)xxx(13)cot2xdx 思路:应用三角恒等式“cot2x=csc2x-1”。 解:cot2xdx=(csc2x-1)dx=-cotx-x+C 23x-52xdx (14)x323x-52x2x=2-,积分没困难。 思路:被积函数 3x32x2x3解:23
8、-x52dx=)dx=2x-5+C. 33ln2-ln3(15)cos2xdx 2xx思路:若被积函数为弦函数的偶次方时,一般地先降幂,再积分。 解:cos2xd=1+cosxdx=1x+1sinx+C. 2222(16)1dx 1+cos2x思路:应用弦函数的升降幂公式,先升幂再积分。 11112dx=dx=secxdx=tanx+C. 21+cos2x222cosx(17)cos2xdx cosx-sinx解:思路:不难,关键知道“cos2x=cos2x-sin2x=(cosx+sinx)(cosx-sinx)”。 4 cos2xdx=(cosx+sinx)dx=sinx-cosx+C.
9、cosx-sinxcos2x(18)2dx 2cosxsinx解:思路:同上题方法,应用“cos2x=cos2x-sin2x”,分项积分。 cos2xcos2x-sin2x11dx=dx=dx-x 解:222222cosxsinxcosxsinxsinxcosx=csc2xdx-sec2xdx=-cotx-tanx+C. (19)(1-x1+x+)dx 1+x1-x1-x1+x1-x1+x2+=+=1+x1-x1-x21-x21-x2思路:注意到被积函数 解:(,应用公式(5)即可。 1-x1+x1+)dx=2dx=2arcsinx+C. 21+x1-x1-x1+cos2xdx (20)1+c
10、os2x1+cos2x1+cos2x121=secx+思路:注意到被积函数 ,则积分易得。 1+cos2x222cos2x1+cos2x11tanx+xdx=sec2xdx+dx=+C. 解:1+cos2x2222、设xf(x)dx=arccosx+C,求f(x)。 知识点:考查不定积分与被积函数的关系。 思路分析:直接利用不定积分的性质1:解:等式两边对x求导数得: xf(x)=-11-x2df(x)dx=f(x)即可。 dx,f(x)=-1x1-x23、设f(x)的导函数为sinx,求f(x)的原函数全体。 知识点:仍为考查不定积分与被积函数的关系。 思路分析:连续两次求不定积分即可。 解
11、:由题意可知,f(x)=sinxdx=-cosx+C1 所以f(x)的原函数全体为:dx=-sinx+C1x+C2。 ex12xxx4、证明函数e,eshx和echx都是的原函数 chx-shx2知识点:考查原函数与被积函数的关系。 思路分析:只需验证即可。 5 解:exd1dd=e2x,而(e2x)=exshx=exchx=e2x chx-shxdx2dxdx5、一曲线通过点(e2,3),且在任意点处的切线的斜率都等于该点的横坐标的倒数,求此曲线的方程。 知识点:属于第12章最简单的一阶线性微分方程的初值问题,实质仍为考查原函数与被积函数的关系。 思路分析:求得曲线方程的一般式,然后将点的坐
12、标带入方程确定具体的方程即可。 解:设曲线方程为y=f(x),由题意可知:d1f(x)=,f(x)=ln|x|+C; dxx又点(e2,3)在曲线上,适合方程,有3=ln(e2)+C,C=1, 所以曲线的方程为f(x)=ln|x|+1. 6、一物体由静止开始运动,经t秒后的速度是3t2(m/s),问: 在3秒后物体离开出发点的距离是多少? 物体走完360米需要多少时间? 知识点:属于最简单的一阶线性微分方程的初值问题,实质仍为考查原函数与被积函数的关系。 思路分析:求得物体的位移方程的一般式,然后将条件带入方程即可。 解:设物体的位移方程为:y=则由速度和位移的关系可得:f(t), df(t)
13、=3t2f(t)=t3+C, dt又因为物体是由静止开始运动的,f(0)=0,C=0,f(t)=t3。 (1) 3秒后物体离开出发点的距离为:f(3)=33=27米; (2)令t3=360t=3360秒。 习题4-2 1、填空是下列等式成立。 知识点:练习简单的凑微分。 思路分析:根据微分运算凑齐系数即可。 解:(1)dx=1d(7x-3);(2)xdx=-1d(1-x2);(3)x3dx=721d(3x4-2); 12 6 1dx1dx1d(e2x);(5)=d(5ln|x|);(6)=-d(3-5ln|x|);2x5x5 1dx1dx1(7)dt=2d(t);(8)=d(tan2x);(9
14、)=d(arctan3x).2223cos2x1+9xt(4)e2xdx=2、求下列不定积分。 知识点:第一换元积分法的练习。 思路分析:审题看看是否需要凑微分。直白的讲,凑微分其实就是看看积分表达式中,有没有成块的形式作为一个整体变量,这种能够马上观察出来的功夫来自对微积分基本公式的熟练掌握。此外第二类换元法中的倒代换法对特定的题目也非常有效,这在课外例题中专门介绍! e3tdt 思路:凑微分。 解:e3tdt=1e3td(3t)=1e3t+C 33(2)(3-5x)dx 思路:凑微分。 31解:(3-5x)dx=-(3-5x)d(3-5x)=-1(3-5x)4+C 520(3)1dx 3-
15、2x33思路:凑微分。 解:1111dx=-d(3-2x)=-ln|3-2x|+C. 3-2x23-2x215-3xdx (4)3思路:凑微分。 解:12-1111133dx=-d(5-3x)=-(5-3x)d(5-3x)=-(5-3x)+C. 3335-3x325-3x(5)(sinax-exb)dx 思路:凑微分。 解:(sinax-e)dx=1sinaxd(ax)-bebd(x)=-1cosax-beb+C aba(6)costtdt 12tdt,凑出d(t)易解。 xbxx思路:如果你能看到d(t)= 7 解:costtdt=2costd(t)=2sint+C (7)tan10xsec
16、2xdx 思路:凑微分。 解:tan10xsec2xdx=tan10xd(tanx)=111tan11x+C. (8)dxxlnxlnlnx思路:连续三次应用公式(3)凑微分即可。 解:dxxlnxlnlnx=d(ln|x|)lnxlnlnx=d(ln|lnx|)lnlnx=ln|lnlnx|+C (9)tan1+x2xdx 1+x2思路:本题关键是能够看到xdx 是什么,是什么呢?就是1+x2d1+x2!这有一定难度! 解:tan1+x2xdx1+x2=tan1+x2d1+x2=-ln|cos1+x2|+C(10)dxsinxcosx思路:凑微分。 解: 方法一:倍角公式sin2x=2sin
17、xcosx。 dxsinxcosx=2dxsin2x=csc2xd2x=ln|csc2x-cot2x|+C 方法二:将被积函数凑出tanx的函数和tanx的导数。 dxsinxcosx=cosxsinxcos2xdx=121tanxsecxdx=tanxdtanx=ln|tanx|+C 方法三: 三角公式sin2x+cos2x=1,然后凑微分。 dxsin2sinxcosx=x+cos2xsinxcosxdcosxdsinxsinxcosxdx=cosxdx+sinxdx=-cosx+sinx =-ln|cosx|+ln|sinx|+C=ln|tanx|+C (11)dxex+e-x思路:凑微
18、分:dxexdxdexdexex+e-x=e2x+1=1+e2x=1+(ex)2。 解:dxexdxdexex+e-x=e2x+1=1+(ex)2=arctanex+C (12)xcos(x2)dx 8 思路:凑微分。 解:xcos(x2)dx=1cosx2dx2=1sinx2+C 222(13)思路:由解:xdx2-3xxdx1dx21d(2-3x2)凑微分易解。 =-22222-3x62-3x2-3x1-1d(2-3x2)1122=-=-(2-3x)d(2-3x2)=-2-3x2+C 6632-3x22-3x2xdx(14)cos2(wt)sin(wt)dt 思路:凑微分。 解:cos2(
19、wt)sin(wt)dt=1cos2(wt)sin(wt)dwt=-1cos2(wt)dcos(wt) ww=-1cos3(wt)+C. 3w3x3dx (15)1-x4思路:凑微分。 3x334x331313444dx=dx=dx=-d(1-x)=-ln|1-x|+C. 解:444441-x41-x41-x41-x(16)sinxdx 3cosx思路:凑微分。 解:sinx111dx=-dcosx=+C. cos3x2cos2xcos3x(17)x92-x20dx 思路:经过两步凑微分即可。 解:111dx=dx10=102-x20102-x20x911-(x102)21x10d=arcsi
20、n+C 2102x10(18) 1-x9-4x2dx 思路:分项后分别凑微分即可。 解:1-x9-4x2dx=19-4x2dx-x9-4x2dx 9 12x11d-d4x222x2389-4x1-3112x11 =d+d222x2389-4x1-312x1=arcsin+9-4x2+C.234=12(19) dx 22x-1思路:裂项分项后分别凑微分即可。 解:=1221dxdx111=(-)dx 2x2-1(2x+1)(2x-1)22x-12x+1(11-)d2x2x-12x+11111d(2x-1)-d(2x+1)=ln2x-1222x+122xdx(4-5x)2222x-1+C.2x+1
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 高等数学 不定积分 课后 习题 详解
链接地址:https://www.31ppt.com/p-3189561.html