y=ln√(1+t²)的不定积分?
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首先,我们可以使用代换法,令 $u = 1 + t^2$,则 $\mathrm{d}u = 2t , \mathrm{d}t$,从而有:
\begin{aligned} \int \ln\sqrt{1+t^2} \, \mathrm{d}t &= \frac{1}{2} \int \ln(1+t^2) \, \mathrm{d}(t^2) \\ &= \frac{1}{2} \int \ln u \, \frac{\mathrm{d}u}{2t} \\ &= \frac{1}{4} \int \frac{\ln u}{\sqrt{u-1}} \, \mathrm{d}u \end{aligned}∫ln1+t2dt=21∫ln(1+t2)d(t2)=21∫lnu2tdu=41∫u−1lnudu
接下来,我们可以使用分部积分法,令 $f = \ln u$,$g' = \frac{1}{\sqrt{u-1}}$,则有 $f' = \frac{1}{u}$,$g = 2\sqrt{u-1}$,于是有:
\begin{aligned} \int \frac{\ln u}{\sqrt{u-1}} \, \mathrm{d}u &= 2\sqrt{u-1} \ln u - 2 \int \frac{\sqrt{u-1}}{u} \, \mathrm{d}u \\ &= 2\sqrt{1+t^2} \ln (1+t^2) - 2 \int \frac{\sqrt{1+t^2}}{1+t^2} \, \mathrm{d}(1+t^2) \\ &= 2\sqrt{1+t^2} \ln (1+t^2) - 2 \ln \sqrt{1+t^2} + C, \end{aligned}∫u−1lnudu=2u−1lnu−2∫uu−1du=21+t2ln(1+t2)−2∫1+t21+t2d(1+t2)=21+t2ln(1+t2)−2ln1+t2+C,
其中 $C$ 为常数。因此,原不定积分为:
\int \ln\sqrt{1+t^2} \, \mathrm{d}t = 2\sqrt{1+t^2} \ln (1+t^2) - 2 \ln \sqrt{1+t^2} + C.∫ln1+t2dt=21+t2ln(1+t2)−2ln1+t2+C.
\begin{aligned} \int \ln\sqrt{1+t^2} \, \mathrm{d}t &= \frac{1}{2} \int \ln(1+t^2) \, \mathrm{d}(t^2) \\ &= \frac{1}{2} \int \ln u \, \frac{\mathrm{d}u}{2t} \\ &= \frac{1}{4} \int \frac{\ln u}{\sqrt{u-1}} \, \mathrm{d}u \end{aligned}∫ln1+t2dt=21∫ln(1+t2)d(t2)=21∫lnu2tdu=41∫u−1lnudu
接下来,我们可以使用分部积分法,令 $f = \ln u$,$g' = \frac{1}{\sqrt{u-1}}$,则有 $f' = \frac{1}{u}$,$g = 2\sqrt{u-1}$,于是有:
\begin{aligned} \int \frac{\ln u}{\sqrt{u-1}} \, \mathrm{d}u &= 2\sqrt{u-1} \ln u - 2 \int \frac{\sqrt{u-1}}{u} \, \mathrm{d}u \\ &= 2\sqrt{1+t^2} \ln (1+t^2) - 2 \int \frac{\sqrt{1+t^2}}{1+t^2} \, \mathrm{d}(1+t^2) \\ &= 2\sqrt{1+t^2} \ln (1+t^2) - 2 \ln \sqrt{1+t^2} + C, \end{aligned}∫u−1lnudu=2u−1lnu−2∫uu−1du=21+t2ln(1+t2)−2∫1+t21+t2d(1+t2)=21+t2ln(1+t2)−2ln1+t2+C,
其中 $C$ 为常数。因此,原不定积分为:
\int \ln\sqrt{1+t^2} \, \mathrm{d}t = 2\sqrt{1+t^2} \ln (1+t^2) - 2 \ln \sqrt{1+t^2} + C.∫ln1+t2dt=21+t2ln(1+t2)−2ln1+t2+C.
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∫ ln√(1+t^2) dt
=(1/2)∫ ln(1+t^2) dt
=(1/2)t.ln(1+t^2)-∫ t^2/(1+t^2) dt
=(1/2)t.ln(1+t^2)-∫ [ 1- 1/(1+t^2)] dt
=(1/2)t.ln(1+t^2)- t +arctant + C
=(1/2)∫ ln(1+t^2) dt
=(1/2)t.ln(1+t^2)-∫ t^2/(1+t^2) dt
=(1/2)t.ln(1+t^2)-∫ [ 1- 1/(1+t^2)] dt
=(1/2)t.ln(1+t^2)- t +arctant + C
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