高数求定积分问题 20
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解:分享一种解法。∵(acosθ)^2+(bsinθ)^2=a^2+(b^2-a^2)(cosθ)^2,∴分a,b的取值情况讨论【设c=√(b^2-a^2),且只讨论a>0、b>0的情形,其它情形类似】。
①a=b时,原式=a∫(0,π/2)sinθdθ=-acosθ丨(θ=0,π/2)=a。
②a>b时,设cosθ=(a/c)sint,则t∈[0,arcsin(c/a)],原式=(1/c)a^2∫[0,arcsin(c/a)](cost)^2dt=(1/c)a^2[t/2+(1/4)sin(2t)]丨[t=0,arcsin(c/a)]=[arcsin(c/a)](a^2)/(2c)。
③a<b时,cosθ=(a/c)tant,则t∈[0,arctan(c/a)],原式=(1/c)a^2∫[0,arctan(c/a)](sect)^3dt。而∫(sect)^3dt=(1/2)secttant+(1/2)ln丨sect+tant丨+c1,∴原式=(1/c)a^2[secttant/2+(1/2))ln丨sect+tant丨丨[t=0,arctan(c/a)]=[ln[b/(b+c)](a^2)/(2c)-b/2。供参考。
①a=b时,原式=a∫(0,π/2)sinθdθ=-acosθ丨(θ=0,π/2)=a。
②a>b时,设cosθ=(a/c)sint,则t∈[0,arcsin(c/a)],原式=(1/c)a^2∫[0,arcsin(c/a)](cost)^2dt=(1/c)a^2[t/2+(1/4)sin(2t)]丨[t=0,arcsin(c/a)]=[arcsin(c/a)](a^2)/(2c)。
③a<b时,cosθ=(a/c)tant,则t∈[0,arctan(c/a)],原式=(1/c)a^2∫[0,arctan(c/a)](sect)^3dt。而∫(sect)^3dt=(1/2)secttant+(1/2)ln丨sect+tant丨+c1,∴原式=(1/c)a^2[secttant/2+(1/2))ln丨sect+tant丨丨[t=0,arctan(c/a)]=[ln[b/(b+c)](a^2)/(2c)-b/2。供参考。
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