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如何求arctanx的积分

2025-09-03 12:24:48

问题描述:

如何求arctanx的积分,求路过的高手停一停,帮个忙!

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2025-09-03 12:24:48

如何求arctanx的积分】在数学中,求函数的积分是常见的问题之一。对于反三角函数如 $ \arctan x $,其积分方法需要一定的技巧,通常使用分部积分法。下面将详细说明如何求 $ \int \arctan x \, dx $,并以总结加表格的形式展示关键步骤与结果。

一、积分思路

要计算 $ \int \arctan x \, dx $,我们可以使用分部积分法,即:

$$

\int u \, dv = uv - \int v \, du

$$

我们设:

- $ u = \arctan x $

- $ dv = dx $

则:

- $ du = \frac{1}{1 + x^2} dx $

- $ v = x $

代入分部积分公式:

$$

\int \arctan x \, dx = x \arctan x - \int \frac{x}{1 + x^2} dx

$$

接下来,只需计算 $ \int \frac{x}{1 + x^2} dx $,这可以通过换元法完成。

令 $ t = 1 + x^2 $,则 $ dt = 2x dx $,即 $ x dx = \frac{dt}{2} $,所以:

$$

\int \frac{x}{1 + x^2} dx = \frac{1}{2} \int \frac{1}{t} dt = \frac{1}{2} \ln t + C = \frac{1}{2} \ln(1 + x^2) + C

$$

因此,最终结果为:

$$

\int \arctan x \, dx = x \arctan x - \frac{1}{2} \ln(1 + x^2) + C

$$

二、总结与表格

步骤 内容
1 设 $ u = \arctan x $,$ dv = dx $
2 求导得 $ du = \frac{1}{1 + x^2} dx $,积分得 $ v = x $
3 应用分部积分公式:$ \int \arctan x \, dx = x \arctan x - \int \frac{x}{1 + x^2} dx $
4 对 $ \int \frac{x}{1 + x^2} dx $ 使用换元法,令 $ t = 1 + x^2 $,得 $ \frac{1}{2} \ln(1 + x^2) $
5 最终结果:$ x \arctan x - \frac{1}{2} \ln(1 + x^2) + C $

三、结论

通过分部积分和换元法的结合,我们成功地求出了 $ \arctan x $ 的不定积分。这个过程不仅展示了积分的基本技巧,也体现了对函数结构的理解。掌握这类积分方法,有助于解决更复杂的积分问题。

以上就是【如何求arctanx的积分】相关内容,希望对您有所帮助。

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