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arccosxdx的积分怎么求

2025-10-30 01:30:29

问题描述:

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2025-10-30 01:30:29

arccosxdx的积分怎么求】在微积分的学习过程中,不定积分是重要内容之一。其中,像“arccosx dx”的积分问题,虽然看似简单,但需要一定的技巧和步骤才能正确解答。本文将对这一积分进行总结,并通过表格形式清晰展示计算过程。

一、积分思路分析

函数 $ \arccos x $ 是反三角函数之一,其导数为:

$$

\frac{d}{dx} (\arccos x) = -\frac{1}{\sqrt{1 - x^2}}

$$

而我们要计算的是:

$$

\int \arccos x \, dx

$$

这是一个典型的“分部积分法”(Integration by Parts)应用场景。根据分部积分公式:

$$

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

$$

我们可以选择合适的 $ u $ 和 $ dv $ 来简化积分过程。

二、分部积分法解题步骤

步骤 内容
1 设 $ u = \arccos x $,则 $ du = -\frac{1}{\sqrt{1 - x^2}} dx $
2 设 $ dv = dx $,则 $ v = x $
3 应用分部积分公式:$ \int \arccos x \, dx = x \arccos x - \int x \cdot \left(-\frac{1}{\sqrt{1 - x^2}}\right) dx $
4 化简得到:$ x \arccos x + \int \frac{x}{\sqrt{1 - x^2}} dx $
5 对剩余积分 $ \int \frac{x}{\sqrt{1 - x^2}} dx $ 进行换元法处理,令 $ t = 1 - x^2 $,则 $ dt = -2x dx $,即 $ x dx = -\frac{1}{2} dt $
6 替换后得:$ \int \frac{x}{\sqrt{1 - x^2}} dx = -\frac{1}{2} \int \frac{1}{\sqrt{t}} dt = -\sqrt{t} + C = -\sqrt{1 - x^2} + C $

三、最终结果

将上述结果代入原式:

$$

\int \arccos x \, dx = x \arccos x - \sqrt{1 - x^2} + C

$$

四、总结表格

积分表达式 解答
$ \int \arccos x \, dx $ $ x \arccos x - \sqrt{1 - x^2} + C $
使用方法 分部积分法 + 换元法
关键步骤 选择 $ u = \arccos x $,$ dv = dx $;换元 $ t = 1 - x^2 $
注意事项 结果中常数项 $ C $ 不可省略

五、小结

对于 $ \arccos x $ 的积分,关键在于合理应用分部积分法,同时对后续出现的有理函数积分使用换元法进行化简。掌握这些基本方法,能够帮助我们解决更多类似的积分问题。

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