定积分换元法与分部积分法习题

1.计算下列定积分: ⑴

??3sin(x?3)dx;

???【解法一】应用牛顿-莱布尼兹公式

?3sin(x?3)dx???3sin(x?3)d(x?3)??cos(x?3)????????3

??[cos(??)?cos(?)]??[?cos?(?cos)]?0。

33333【解法二】应用定积分换元法

令x????????3x?du?u,则d,当x从

?2?4?单调变化到?时,单调变化到,u从

3334?32?3于是有

??3sin(x?3)dx??sinudu??cosu??[?cos?4?32?3??[cos4?2??cos] 33??(?cos)]?0。

33?⑵

dx??2(11?5x)3;

1【解法一】应用牛顿-莱布尼兹公式

1111dx?3??(11?5x)?2?(11?5x)d(11?5x)??2(11?5x)35??25?211?2

??5111111???(?1)[?]。 222512101610(11?5?1)(11?5?2)【解法二】应用定积分换元法

令11?5x?u,则dx?16,于是有

1du,当x从?2单调变化到1时,u从1单调变化到5116?311?2dx?udu??u??2(11?5x)35?15?21161??5111(2?1)?。

5121016?⑶

?20sin?cos3?d?;

【解法一】应用牛顿-莱布尼兹公式

1422??cos?sin?cos?d???cos?dcos??0?0433???201???[cos4?cos40]

421 / 20

11??[0?1]?。

44【解法二】应用定积分换元法

令cos??u,则?sin?d??du,当?从0单调变化到

到0,于是有

??时,u从1单调变化2?⑷

20011sin?cos3?d????u3du??u3du?u410410?1。 4??0(1?sin3?)d?;

3【解】被积式为(1?sin?)d?,不属于三角函数的基本可积形式,须进行变换。由于1是

3独立的,易于分离出去独立积分,于是问题成为对sin?d?的积分,这是正、余弦的奇数次幂的积分,其一般方法是应用第一换元法,先分出一次式以便作凑微分:

sin?d???dcos?,余下的sin2??1?cos2?,这样得到的?(1?cos2?)dcos?便为变

量代换做好了准备。具体的变换方式有如下两种: 【解法一】应用牛顿-莱布尼兹公式

??0(1?sin?)d???1d???sin?sin?d???003??2?0??(1?cos2?)dcos?

0?1???(cos??cos3?)?0

31???(cos??cos0)?(cos3??cos30)

341???(?1?1)?(?1?1)???。

33【解法二】应用定积分换元法

令cos??u,则?sin?d??du,当?从0单调变化到?时,u从1单调变化

到?1,于是有

??0(1?sin?)d???1d???sin?sin?d???003??2?0??(1?cos2?)dcos?

0??11?1 ????(1?u2)du???(u?u3)11341???(?1?1)?(?1?1)???。

33

2 / 20

?⑸

??2cos2udu;

6【解】这是正、余弦的偶次幂,其一般积分方法为,利用三角函数的半角公式:

cos2u1?cosu1?cos2u2?,将平方部份降次成为一次的余弦三角函数:cosu?,使之222可以换元成为基本可积形式: 【解法一】应用牛顿-莱布尼兹公式

??1?cos2u11??62cosudu???622du?2(??62du?2??62cos2ud2u) ??21?(u2??26?1??1?12?sin2u?)?[(?)?(sin??sin)]

22623261?3?(?)。 234【解法二】应用定积分换元法

令2u?x,则du?于是有

??1?cos2u11??62cosudu???622du?2(??62du?2??62cos2ud2u) ??2???1dx,当u从单调变化到时,x从单调变化到?,

62321?(u2??261?1??1???cosxdx)?[(?)?sinx??] 23226231?1?1?3?[?(sin??sin)]?(?)。 2323234⑹

?202?x2dx;

【解】被积函数中含根号,且根指数及根号内多项式的次数都是2,应该应用第二类换元法中的三角变换法:

为使根号内的变量在后的平方差转换成完全平方,应令x?变化到

2sinu,当x从0单调

2时,u从0单调变化到

?,且2?x2?2?2sin2u?2cosu,2dx?2cosudu,使得

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