• 高等数学(第七版)同济大学 总习题四(后半部分) 个人解答


    高等数学(第七版)同济大学 总习题四(后半部分)

     

    解:

       ( 20 )   ∫ s i n 2   x c o s 3   x d x = ∫ c o s − 3   x s i n 2   x d x ,根据积分表(十一)公式 99 和 98 ,得            ∫ c o s − 3   x s i n 2   x d x = c o s − 2   x s i n   x − ∫ c o s − 3   x d x = c o s − 2   x s i n   x − 1 2 c o s − 2   x s i n   x − 1 2 ∫ 1 c o s   x d x =            1 2 c o s − 2   x s i n   x − 1 2 l n   ∣ s e c   x + t a n   x ∣ + C = 1 2 s e c   x t a n   x − 1 2 l n   ∣ s e c   x + t a n   x ∣ + C    ( 21 )  设 u = a r c t a n x ,则 x = t a n 2   u , d x = 2 t a n   u s e c 2   u d u ,得            ∫ a r c t a n   x d x = 2 ∫ u t a n   u s e c 2   u d u = 2 ∫ u s e c   u d ( s e c   u ) ,设 s = s e c   u , d s = d ( s e c   u ) ,则 u = a r c c o s   1 s ,           得 2 ∫ u s e c   u d ( s e c   u ) = 2 ∫ a r c c o s   1 s ⋅ s d s ,令 u = a r c c o s   1 s , d v = s d s ,则 d u = − s s 2 − 1 d s , v = 1 2 s 2 ,得            2 ∫ a r c c o s   1 s ⋅ s d s = s 2 a r c c o s   1 s + ∫ s 3 s 2 − 1 d s ,根据积分表(八)公式 66 得,            s 2 a r c c o s   1 s + ∫ s 3 s 2 − 1 d s = s 2 a r c c o s   1 s − s 2 − 1 + C = ( 1 + x ) a r c t a n x − x + C    ( 22 )   ∫ 1 + c o s   x s i n   x d x = ∫ 2 ∣ c o s x 2 ∣ 2 s i n x 2 c o s x 2 d x = ± 2 ∫ c s c x 2 d ( x 2 ) = ± 2 l n ∣ c s c x 2 − c o t x 2 ∣ + C           当 c o s x 2 > 0 时, l n ∣ c s c x 2 − c o t x 2 ∣ = l n ( ∣ c s c x 2 ∣ − ∣ c o t x 2 ∣ )           当 c o s x 2 < 0 时, l n ∣ c s c x 2 − c o t x 2 ∣ = l n ( ∣ c s c x 2 ∣ + ∣ c o t x 2 ∣ ) = − l n ( ∣ c s c x 2 ∣ − ∣ c o t x 2 ∣ )           因此, ∫ 1 + c o s   x s i n   x d x = 2 l n ( ∣ c s c x 2 ∣ − ∣ c o t x 2 ∣ ) + C    ( 23 )   ∫ x 3 ( 1 + x 8 ) 2 d x = ∫ x 4 x ( 1 + ( x 4 ) 2 ) 2 d x ,设 u = x 4 , x = x 4 , d x = − 1 4 u 3 4 d u ,得            ∫ x 3 ( 1 + x 8 ) 2 d x = ∫ u u 4 ( 1 + u 2 ) 2 ⋅ 1 4 u 3 4 d u = 1 4 ∫ 1 ( 1 + u 2 ) 2 d u ,根据积分表(四)公式 28 ,得            1 4 ( u 2 ( u 2 + 1 ) + 1 2 ∫ 1 1 + u 2 d u ) = u 8 ( u 2 + 1 ) + 1 8 a r c t a n   u + C = x 4 8 ( x 8 + 1 ) + 1 8 a r c t a n   x 4 + C    ( 24 )  设 u = x 4 , x = u 4 ,则 d x = 1 4 u 3 4 d u ,得            ∫ x 11 x 8 + 3 x 4 + 2 d x = ∫ u 11 4 u 2 + 3 u + 2 ⋅ 1 4 u 3 4 d u = 1 4 ∫ u 2 u 2 + 3 u + 2 d u = 1 4 ∫ ( 1 + 1 u + 1 − 4 u + 2 ) d u =            1 4 u + 1 4 l n   ∣ 1 + u ∣ − l n   ∣ 2 + u ∣ + C = 1 4 x 4 + l n   1 + x 4 4 2 + x 4 + C    ( 25 )   ∫ d x 16 − x 4 = 1 8 ∫ ( 1 4 + x 2 + 1 4 − x 2 ) d x = 1 8 ∫ 1 4 + x 2 d x + 1 32 ∫ ( 1 2 + x + 1 2 − x ) d x =            1 16 a r c t a n x 2 + 1 32 l n   ∣ 2 + x 2 − x ∣ + C    ( 26 )   ∫ s i n   x 1 + s i n   x d x = ∫ 2 t a n x 2 1 + t a n 2 x 2 ( t a n x 2 + 1 ) 2 1 + t a n 2 x 2 d x = ∫ 2 t a n x 2 ( t a n x 2 + 1 ) 2 d x ,设 u = t a n x 2 ,则 x = 2 a r c t a n   u , d x = 2 1 + u 2 d u ,得            ∫ 2 t a n x 2 ( t a n x 2 + 1 ) 2 d x = 4 ∫ u ( u + 1 ) 2 ⋅ 1 1 + u 2 d u = 2 ∫ ( 1 1 + u 2 − 1 ( 1 + u ) 2 ) d u =            2 ∫ 1 1 + u 2 d u − 2 ∫ 1 ( u + 1 ) 2 d u = 2 a r c t a n   u + 2 1 + u + C = x + 2 1 + t a n x 2 + C    ( 27 )   ∫ x + s i n   x 1 + c o s   x d x = ∫ x + 2 s i n x 2 c o s x 2 2 c o s 2 x 2 d x = 2 ∫ x 2 s e c 2 x 2 d ( x 2 ) + ∫ t a n x 2 d x ,           设 u = x 2 , d v = s e c 2 x 2 d ( x 2 ) ,则 d u = 1 2 d x , v = t a n x 2 ,得            2 ∫ x 2 s e c 2 x 2 d ( x 2 ) + ∫ t a n x 2 d x = x t a n x 2 − ∫ t a n x 2 d x + ∫ t a n x 2 d x + C = x t a n x 2 + C    ( 28 )   ∫ e s i n   x x c o s 3   x − s i n   x c o s 2   x d x = ∫ x e s i n   x c o s   x d x = ∫ e s i n   x t a n   x s e c   x d x = ∫ x d ( e s i n   x ) − ∫ e s i n   x d ( s e c   x )           设 u = x , d v = d ( e s i n   x ) ,则 d u = d x , v = e s i n   x ,得            ∫ x d ( e s i n   x ) = x e s i n   x − ∫ e s i n   x d x ,           设 u = e s i n   x , d v = d ( s e c   x ) ,则 d u = e s i n   x c o s   x d x , v = s e c   x ,得            ∫ e s i n   x d ( s e c   x ) = s e c   x e s i n   x − ∫ e s i n   x d x ,因此            ∫ x d ( e s i n   x ) − ∫ e s i n   x d ( s e c   x ) = x e s i n   x − ∫ e s i n   x d x − s e c   x e s i n   x + ∫ e s i n   x d x = ( x − s e c   x ) e s i n   x + C   ( 29 )  设 u = x 6 ,则 x = u 6 , d x = 6 u 5 d u ,得            ∫ x 3 x ( x + x 3 ) d x = ∫ u 2 u 6 ( u 3 + u 2 ) ⋅ 6 u 5 d u = 6 ∫ 1 u ( u + 1 ) d u = 6 ∫ ( 1 u − 1 u + 1 ) d u =            6 l n   ∣ u u + 1 ∣ + C = 6 l n x 6 x 6 + 1 + C = l n x ( x 6 + 1 ) 6 + C    ( 30 )  设 u = e x ,则 x = l n   u , d x = 1 u d u ,得            ∫ d x ( 1 + e x ) 2 = ∫ 1 u ( 1 + u ) 2 d u = ∫ ( 1 u − 1 1 + u − 1 ( 1 + u ) 2 ) d u = l n   u − l n ( 1 + u ) + 1 1 + u + C =            x − l n ( 1 + e x ) + 1 1 + e x + C    ( 31 )   ∫ e 3 x + e x e 4 x − e 2 x + 1 d x = ∫ e x + e − x e 2 x − 1 + e − 2 x d x = ∫ 1 ( e x − e − x ) 2 + 1 d ( e x − e − x ) = a r c t a n ( e x − e − x ) + C    ( 32 )  设 u = e x ,则 x = l n   u , d x = 1 u d u ,得            ∫ x e x ( e x + 1 ) 2 d x = ∫ l n   u ( 1 + u ) 2 d u ,令 s = l n   u , d v = 1 ( 1 + u ) 2 d u ,则 d s = 1 u d u , v = − 1 1 + u ,得            ∫ l n   u ( 1 + u ) 2 d u = − l n   u 1 + u + ∫ 1 u ( 1 + u ) d u = − l n   u 1 + u + ∫ 1 u d u − ∫ 1 1 + u d u =            − l n   u 1 + u + l n   u − l n ( 1 + u ) + C = − x 1 + e x + x − l n ( 1 + e x ) + C    ( 33 )  设 u = l n 2 ( x + 1 + x 2 ) , d v = d x ,则 u = 2 l n ( x + 1 + x 2 ) 1 + x 2 d x , v = x ,得            ∫ l n 2 ( x + 1 + x 2 ) d x = x l n 2 ( x + 1 + x 2 ) − ∫ 2 x l n ( x + 1 + x 2 ) 1 + x 2 d x =            x l n 2 ( x + 1 + x 2 ) − ∫ 2 l n ( x + 1 + x 2 ) d ( 1 + x 2 ) =            x l n 2 ( x + 1 + x 2 ) − 2 1 + x 2 l n ( x + 1 + x 2 ) + 2 x + C    ( 34 )  设 u = 1 x ,则 x = 1 u , d x = − 1 u 2 d u ,得            ∫ l n   x ( 1 + x 2 ) 3 2 d x = − ∫ l n 1 u ( 1 + 1 u 2 ) 3 2 ⋅ 1 u 2 d u = ∫ u l n   u ( 1 + u 2 ) 3 2 d u = − ∫ l n   u d ( ( 1 + u 2 ) − 1 2 ) ,           设 s = l n   u , d v = d ( ( 1 + u 2 ) − 1 2 ) ,则 d s = 1 u d u , v = 1 1 + u 2 ,得            − ∫ l n   u d ( ( 1 + u 2 ) − 1 2 ) = − l n   u 1 + u 2 + ∫ 1 u 1 + u 2 d u = x l n   x 1 + x 2 − ∫ 1 1 + x 2 d x =            x l n   x 1 + x 2 − l n ( x + 1 + x 2 ) + C    ( 35 )   ∫ 1 − x 2 a r c s i n   x d x = ∫ a r c s i n   x 1 1 − x 2 d x − ∫ a r c s i n   x x 2 1 − x 2 d x ,           设 u = a r c s i n   x , d v = 1 1 − x 2 d x ,则 d u = 1 1 − x 2 d x , v = a r c s i n   x ,得            ∫ a r c s i n   x 1 1 − x 2 d x = ( a r c s i n   x ) 2 − ∫ a r c s i n   x 1 1 − x 2 d x ,得 ∫ a r c s i n   x 1 1 − x 2 d x = 1 2 ( a r c s i n   x ) 2           设 u = a r c s i n   x , d v = x 2 1 − x 2 d x ,则 d u = 1 1 − x 2 d x , v = − x 2 + 1 2 a r c s i n   x ,得            ∫ a r c s i n   x x 2 1 − x 2 d x = 1 2 ( a r c s i n   x ) 2 − 1 2 x 1 − x 2 a r c s i n   x − 1 2 ∫ ( a r c s i n   x − x 1 − x 2 ) 1 1 − x 2 d x =            1 2 ( a r c s i n   x ) 2 − 1 2 x 1 − x 2 a r c s i n   x − 1 2 ∫ a r c s i n   x 1 1 − x 2 d x + 1 4 x 2 ,原式得            ∫ a r c s i n   x 1 1 − x 2 d x − ∫ a r c s i n   x x 2 1 − x 2 d x = 1 2 ∫ a r c s i n   x 1 1 − x 2 d x + 1 2 x 1 − x 2 a r c s i n   x − 1 4 x 2 =            1 4 ( a r c s i n   x ) 2 + 1 2 x 1 − x 2 a r c s i n   x − 1 4 x 2 + C    ( 36 )  设 x = c o s   u   ( 0 < u < π ) ,则 1 − x 2 = s i n   u , d x = − s i n   u d u ,得            ∫ x 3 a r c c o s   x 1 − x 2 d x = − ∫ u c o s 3   u d u = − ∫ u d ( s i n   u − 1 3 s i n 3   u ) =            − u ( s i n   u − 1 3 s i n 3   u ) + ∫ ( s i n   u − 1 3 s i n 3   u ) d u = − u ( s i n   u − 1 3 s i n 3   u ) − 1 3 ∫ ( 2 + c o s 2   u ) d ( c o s   u ) =            − u ( s i n   u − 1 3 s i n 3   u ) − 2 3 c o s   u − 1 9 c o s 3   u + C = − 1 3 1 − x 2 ( 2 + x 2 ) a r c c o s   x − 1 9 x ( 6 + x 2 ) + C    ( 37 )   ∫ c o t   x 1 + s i n   x d x = ∫ c o s   x s i n   x 1 + s i n   x d x = ∫ 1 − s i n 2   x s i n   x ( 1 + s i n   x ) d x ,           设 u = s i n   x ,则 x = a r c s i n   u , d x = 1 1 − u 2 d u ,得            ∫ 1 − s i n 2   x s i n   x ( 1 + s i n   x ) d x = ∫ 1 − u 2 u ( 1 + u ) ⋅ 1 1 − u 2 d u = ∫ 1 u ( 1 + u ) d u = ∫ ( 1 u − 1 1 + u ) d u =            l n   ∣ s i n   x 1 + s i n   x ∣ + C    ( 38 )   ∫ d x s i n 3   x c o s   x = − ∫ c o t   x s e c 2   x d ( c o t   x ) ,设 u = c o t   x ,则 x = a r c c o t   u , d x = − 1 1 + u 2 d u ,得            − ∫ c o t   x s e c 2   x d ( c o t   x ) = − ∫ u ( 1 + 1 u 2 ) d u = − 1 2 u 2 − l n   ∣ u ∣ + C = − 1 2 c o t 2   x − l n   ∣ c o t   x ∣ + C    ( 39 )  设 u = c o s   x ,则 x = a r c c o s   u , d x = − 1 1 − u 2 d u ,得            ∫ d x ( 2 + c o s   x ) s i n   x = ∫ 1 ( u + 2 ) ( u 2 − 1 ) d u = ∫ [ 1 6 ( u − 1 ) − 1 2 ( u + 1 ) + 1 3 ( u + 2 ) ] d u =            1 6 l n   ∣ u − 1 ∣ − 1 2 l n   ∣ u + 1 ∣ + 1 3 l n   ∣ u + 2 ∣ + C = 1 6 l n   ∣ 1 − c o s   x ∣ − 1 2 l n   ∣ c o s   x + 1 ∣ + 1 3 l n   ∣ c o s   x + 2 ∣ + C    ( 40 )   ∫ s i n   x c o s   x s i n   x + c o s   x d x = 1 2 ∫ ( s i n   x + c o s   x ) 2 − 1 s i n   x + c o s   x d x = 1 2 ∫ ( s i n   x + c o s   x ) d x − 1 2 ∫ 1 s i n   x + c o s   x d x =            1 2 ∫ ( s i n   x − c o s   x ) − 1 2 ∫ 1 s i n   x + c o s   x d x ,           令 u = t a n x 2 ,则 s i n   x = 2 u 1 + u 2 , c o s   x = 1 − u 2 1 + u 2 , d x = 1 1 + u 2 d u ,得            ∫ 1 s i n   x + c o s   x d x = ∫ 2 2 u + 1 − u 2 d u = − ∫ 2 ( u − 1 ) 2 − 2 d u =            − 2 2 ∫ 1 u − 1 − 2 d u + 2 2 ∫ 1 u − 1 + 2 d u = 2 2 l n   ∣ u − 1 + 2 u − 1 − 2 ∣ + C           代入原式得 ∫ s i n   x c o s   x s i n   x + c o s   x d x = 1 2 ( s i n   x − c o s   x ) − 2 4 l n   ∣ t a n x 2 − 1 + 2 t a n x 2 − 1 − 2 ∣ + C \begin{aligned} &\ \ (20)\ \int \frac{sin^2\ x}{cos^3\ x}dx=\int cos^{-3}\ xsin^2\ xdx,根据积分表(十一)公式99和98,得\\\\ &\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \int cos^{-3}\ xsin^2\ xdx=cos^{-2}\ xsin\ x-\int cos^{-3}\ xdx=cos^{-2}\ xsin\ x-\frac{1}{2}cos^{-2}\ xsin\ x-\frac{1}{2}\int \frac{1}{cos\ x}dx=\\\\ &\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \frac{1}{2}cos^{-2}\ xsin\ x-\frac{1}{2}ln\ |sec\ x+tan\ x|+C=\frac{1}{2}sec\ xtan\ x-\frac{1}{2}ln\ |sec\ x+tan\ x|+C\\\\ &\ \ (21)\ 设u=arctan\sqrt{x},则x=tan^2\ u,dx=2tan\ usec^2\ udu,得\\\\ &\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \int arctan\ \sqrt{x}dx=2\int utan\ usec^2\ udu=2\int usec\ ud(sec\ u),设s=sec\ u,ds=d(sec\ u),则u=arccos\ \frac{1}{s},\\\\ &\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ 得2\int usec\ ud(sec\ u)=2\int arccos\ \frac{1}{s}\cdot sds,令u=arccos\ \frac{1}{s},dv=sds,则du=-\frac{s}{\sqrt{s^2-1}}ds,v=\frac{1}{2}s^2,得\\\\ &\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ 2\int arccos\ \frac{1}{s}\cdot sds=s^2arccos\ \frac{1}{s}+\int \frac{s^3}{\sqrt{s^2-1}}ds,根据积分表(八)公式66得,\\\\ &\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ s^2arccos\ \frac{1}{s}+\int \frac{s^3}{\sqrt{s^2-1}}ds=s^2arccos\ \frac{1}{s}-\sqrt{s^2-1}+C=(1+x)arctan\sqrt{x}-\sqrt{x}+C\\\\ &\ \ (22)\ \int \frac{\sqrt{1+cos\ x}}{sin\ x}dx=\int \frac{\sqrt{2}\left|cos\frac{x}{2}\right|}{2sin\frac{x}{2}cos\frac{x}{2}}dx=\pm\sqrt{2}\int csc\frac{x}{2}d\left(\frac{x}{2}\right)=\pm\sqrt{2}ln\left|csc\frac{x}{2}-cot\frac{x}{2}\right|+C\\\\ &\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ 当cos\frac{x}{2} \gt 0时,ln\left|csc\frac{x}{2}-cot\frac{x}{2}\right|=ln\left(\left|csc\frac{x}{2}\right|-\left|cot\frac{x}{2}\right|\right)\\\\ &\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ 当cos\frac{x}{2} \lt 0时,ln\left|csc\frac{x}{2}-cot\frac{x}{2}\right|=ln\left(\left|csc\frac{x}{2}\right|+\left|cot\frac{x}{2}\right|\right)=-ln\left(\left|csc\frac{x}{2}\right|-\left|cot\frac{x}{2}\right|\right)\\\\ &\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ 因此,\int \frac{\sqrt{1+cos\ x}}{sin\ x}dx=\sqrt{2}ln\left(\left|csc\frac{x}{2}\right|-\left|cot\frac{x}{2}\right|\right)+C\\\\ &\ \ (23)\ \int \frac{x^3}{(1+x^8)^2}dx=\int \frac{x^4}{x(1+(x^4)^2)^2}dx,设u=x^4,x=\sqrt[4]{x},dx=-\frac{1}{4\sqrt[4]{u^3}}du,得\\\\ &\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \int \frac{x^3}{(1+x^8)^2}dx=\int \frac{u}{\sqrt[4]{u}(1+u^2)^2}\cdot \frac{1}{4\sqrt[4]{u^3}}du=\frac{1}{4}\int \frac{1}{(1+u^2)^2}du,根据积分表(四)公式28,得\\\\ &\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \frac{1}{4}\left(\frac{u}{2(u^2+1)}+\frac{1}{2}\int \frac{1}{1+u^2}du\right)=\frac{u}{8(u^2+1)}+\frac{1}{8}arctan\ u+C=\frac{x^4}{8(x^8+1)}+\frac{1}{8}arctan\ x^4+C\\\\ &\ \ (24)\ 设u=x^4,x=\sqrt[4]{u},则dx=\frac{1}{4\sqrt[4]{u^3}}du,得\\\\ &\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \int \frac{x^{11}}{x^8+3x^4+2}dx=\int \frac{\sqrt[4]{u^{11}}}{u^2+3u+2}\cdot \frac{1}{4\sqrt[4]{u^3}}du=\frac{1}{4}\int \frac{u^2}{u^2+3u+2}du=\frac{1}{4}\int \left(1+\frac{1}{u+1}-\frac{4}{u+2}\right)du=\\\\ &\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \frac{1}{4}u+\frac{1}{4}ln\ |1+u|-ln\ |2+u|+C=\frac{1}{4}x^4+ln\ \frac{\sqrt[4]{1+x^4}}{2+x^4}+C\\\\ &\ \ (25)\ \int \frac{dx}{16-x^4}=\frac{1}{8}\int \left(\frac{1}{4+x^2}+\frac{1}{4-x^2}\right)dx=\frac{1}{8}\int \frac{1}{4+x^2}dx+\frac{1}{32}\int \left(\frac{1}{2+x}+\frac{1}{2-x}\right)dx=\\\\ &\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \frac{1}{16}arctan\frac{x}{2}+\frac{1}{32}ln\ \left|\frac{2+x}{2-x}\right|+C\\\\ &\ \ (26)\ \int \frac{sin\ x}{1+sin\ x}dx=\int \frac{\frac{2tan\frac{x}{2}}{1+tan^2\frac{x}{2}}}{\frac{\left(tan\frac{x}{2}+1\right)^2}{1+tan^2\frac{x}{2}}}dx=\int \frac{2tan\frac{x}{2}}{\left(tan\frac{x}{2}+1\right)^2}dx,设u=tan\frac{x}{2},则x=2arctan\ u,dx=\frac{2}{1+u^2}du,得\\\\ &\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \int \frac{2tan\frac{x}{2}}{\left(tan\frac{x}{2}+1\right)^2}dx=4\int \frac{u}{(u+1)^2}\cdot \frac{1}{1+u^2}du=2\int \left(\frac{1}{1+u^2}-\frac{1}{(1+u)^2}\right)du=\\\\ &\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ 2\int \frac{1}{1+u^2}du-2\int \frac{1}{(u+1)^2}du=2arctan\ u+\frac{2}{1+u}+C=x+\frac{2}{1+tan\frac{x}{2}}+C\\\\ &\ \ (27)\ \int \frac{x+sin\ x}{1+cos\ x}dx=\int \frac{x+2sin\frac{x}{2}cos\frac{x}{2}}{2cos^2\frac{x}{2}}dx=2\int \frac{x}{2}sec^2\frac{x}{2}d\left(\frac{x}{2}\right)+\int tan\frac{x}{2}dx,\\\\ &\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ 设u=\frac{x}{2},dv=sec^2\frac{x}{2}d\left(\frac{x}{2}\right),则du=\frac{1}{2}dx,v=tan\frac{x}{2},得\\\\ &\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ 2\int \frac{x}{2}sec^2\frac{x}{2}d\left(\frac{x}{2}\right)+\int tan\frac{x}{2}dx=xtan\frac{x}{2}-\int tan\frac{x}{2}dx+\int tan\frac{x}{2}dx+C=xtan\frac{x}{2}+C\\\\ &\ \ (28)\ \int e^{sin\ x}\frac{xcos^3\ x-sin\ x}{cos^2\ x}dx=\int xe^{sin\ x}cos\ xdx=\int e^{sin\ x}tan\ xsec\ xdx=\int xd(e^{sin\ x})-\int e^{sin\ x}d(sec\ x)\\\\ &\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ 设u=x,dv=d(e^{sin\ x}),则du=dx,v=e^{sin\ x},得\\\\ &\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \int xd(e^{sin\ x})=xe^{sin\ x}-\int e^{sin\ x}dx,\\\\ &\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ 设u=e^{sin\ x},dv=d(sec\ x),则du=e^{sin\ x}cos\ xdx,v=sec\ x,得\\\\ &\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \int e^{sin\ x}d(sec\ x)=sec\ xe^{sin\ x}-\int e^{sin\ x}dx,因此\\\\ &\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \int xd(e^{sin\ x})-\int e^{sin\ x}d(sec\ x)=xe^{sin\ x}-\int e^{sin\ x}dx-sec\ xe^{sin\ x}+\int e^{sin\ x}dx=(x-sec\ x)e^{sin\ x}+C\\\\ &\ (29)\ 设u=\sqrt[6]{x},则x=u^6,dx=6u^5du,得\\\\ &\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \int \frac{\sqrt[3]{x}}{x(\sqrt{x}+\sqrt[3]{x})}dx=\int \frac{u^2}{u^6(u^3+u^2)}\cdot 6u^5du=6\int \frac{1}{u(u+1)}du=6\int \left(\frac{1}{u}-\frac{1}{u+1}\right)du=\\\\ &\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ 6ln\ \left|\frac{u}{u+1}\right|+C=6ln\frac{\sqrt[6]{x}}{\sqrt[6]{x}+1}+C=ln\frac{x}{(\sqrt[6]{x}+1)^6}+C\\\\ &\ \ (30)\ 设u=e^x,则x=ln\ u,dx=\frac{1}{u}du,得\\\\ &\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \int \frac{dx}{(1+e^x)^2}=\int \frac{1}{u(1+u)^2}du=\int \left(\frac{1}{u}-\frac{1}{1+u}-\frac{1}{(1+u)^2}\right)du=ln\ u-ln(1+u)+\frac{1}{1+u}+C=\\\\ &\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ x-ln(1+e^x)+\frac{1}{1+e^x}+C\\\\ &\ \ (31)\ \int \frac{e^{3x}+e^x}{e^{4x}-e^{2x}+1}dx=\int \frac{e^x+e^{-x}}{e^{2x}-1+e^{-2x}}dx=\int \frac{1}{(e^x-e^{-x})^2+1}d(e^x-e^{-x})=arctan(e^x-e^{-x})+C\\\\ &\ \ (32)\ 设u=e^x,则x=ln\ u,dx=\frac{1}{u}du,得\\\\ &\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \int \frac{xe^x}{(e^x+1)^2}dx=\int \frac{ln\ u}{(1+u)^2}du,令s=ln\ u,dv=\frac{1}{(1+u)^2}du,则ds=\frac{1}{u}du,v=-\frac{1}{1+u},得\\\\ &\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \int \frac{ln\ u}{(1+u)^2}du=-\frac{ln\ u}{1+u}+\int \frac{1}{u(1+u)}du=-\frac{ln\ u}{1+u}+\int \frac{1}{u}du-\int \frac{1}{1+u}du=\\\\ &\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ -\frac{ln\ u}{1+u}+ln\ u-ln(1+u)+C=-\frac{x}{1+e^x}+x-ln(1+e^x)+C\\\\ &\ \ (33)\ 设u=ln^2(x+\sqrt{1+x^2}),dv=dx,则u=\frac{2ln(x+\sqrt{1+x^2})}{\sqrt{1+x^2}}dx,v=x,得\\\\ &\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \int ln^2(x+\sqrt{1+x^2})dx=xln^2(x+\sqrt{1+x^2})-\int \frac{2xln(x+\sqrt{1+x^2})}{\sqrt{1+x^2}}dx=\\\\ &\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ xln^2(x+\sqrt{1+x^2})-\int 2ln(x+\sqrt{1+x^2})d(\sqrt{1+x^2})=\\\\ &\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ xln^2(x+\sqrt{1+x^2})-2\sqrt{1+x^2}ln(x+\sqrt{1+x^2})+2x+C\\\\ &\ \ (34)\ 设u=\frac{1}{x},则x=\frac{1}{u},dx=-\frac{1}{u^2}du,得\\\\ &\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \int \frac{ln\ x}{(1+x^2)^{\frac{3}{2}}}dx=-\int \frac{ln\frac{1}{u}}{\left(1+\frac{1}{u^2}\right)^{\frac{3}{2}}}\cdot \frac{1}{u^2}du=\int \frac{uln\ u}{(1+u^2)^{\frac{3}{2}}}du=-\int ln\ ud((1+u^2)^{-\frac{1}{2}}),\\\\ &\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ 设s=ln\ u,dv=d((1+u^2)^{-\frac{1}{2}}),则ds=\frac{1}{u}du,v=\frac{1}{1+u^2},得\\\\ &\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ -\int ln\ ud((1+u^2)^{-\frac{1}{2}})=-\frac{ln\ u}{\sqrt{1+u^2}}+\int \frac{1}{u\sqrt{1+u^2}}du=\frac{xln\ x}{\sqrt{1+x^2}}-\int \frac{1}{\sqrt{1+x^2}}dx=\\\\ &\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \frac{xln\ x}{\sqrt{1+x^2}}-ln(x+\sqrt{1+x^2})+C\\\\ &\ \ (35)\ \int \sqrt{1-x^2}arcsin\ xdx=\int arcsin\ x\frac{1}{\sqrt{1-x^2}}dx-\int arcsin\ x\frac{x^2}{\sqrt{1-x^2}}dx,\\\\ &\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ 设u=arcsin\ x,dv=\frac{1}{\sqrt{1-x^2}}dx,则du=\frac{1}{\sqrt{1-x^2}}dx,v=arcsin\ x,得\\\\ &\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \int arcsin\ x\frac{1}{\sqrt{1-x^2}}dx=(arcsin\ x)^2-\int arcsin\ x\frac{1}{\sqrt{1-x^2}}dx,得\int arcsin\ x\frac{1}{\sqrt{1-x^2}}dx=\frac{1}{2}(arcsin\ x)^2\\\\ &\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ 设u=arcsin\ x,dv=\frac{x^2}{\sqrt{1-x^2}}dx,则du=\frac{1}{\sqrt{1-x^2}}dx,v=-\frac{x}{2}+\frac{1}{2}arcsin\ x,得\\\\ &\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \int arcsin\ x\frac{x^2}{\sqrt{1-x^2}}dx=\frac{1}{2}(arcsin\ x)^2-\frac{1}{2}x\sqrt{1-x^2}arcsin\ x-\frac{1}{2}\int (arcsin\ x-x\sqrt{1-x^2})\frac{1}{\sqrt{1-x^2}}dx=\\\\ &\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \frac{1}{2}(arcsin\ x)^2-\frac{1}{2}x\sqrt{1-x^2}arcsin\ x-\frac{1}{2}\int arcsin\ x\frac{1}{\sqrt{1-x^2}}dx+\frac{1}{4}x^2,原式得\\\\ &\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \int arcsin\ x\frac{1}{\sqrt{1-x^2}}dx-\int arcsin\ x\frac{x^2}{\sqrt{1-x^2}}dx=\frac{1}{2}\int arcsin\ x\frac{1}{\sqrt{1-x^2}}dx+\frac{1}{2}x\sqrt{1-x^2}arcsin\ x-\frac{1}{4}x^2=\\\\ &\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \frac{1}{4}(arcsin\ x)^2+\frac{1}{2}x\sqrt{1-x^2}arcsin\ x-\frac{1}{4}x^2+C\\\\ &\ \ (36)\ 设x=cos\ u\ (0 \lt u \lt \pi),则\sqrt{1-x^2}=sin\ u,dx=-sin\ udu,得\\\\ &\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \int \frac{x^3arccos\ x}{\sqrt{1-x^2}}dx=-\int ucos^3\ udu=-\int ud\left(sin\ u-\frac{1}{3}sin^3\ u\right)=\\\\ &\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ -u\left(sin\ u-\frac{1}{3}sin^3\ u\right)+\int \left(sin\ u-\frac{1}{3}sin^3\ u\right)du=-u\left(sin\ u-\frac{1}{3}sin^3\ u\right)-\frac{1}{3}\int (2+cos^2\ u)d(cos\ u)=\\\\ &\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ -u\left(sin\ u-\frac{1}{3}sin^3\ u\right)-\frac{2}{3}cos\ u-\frac{1}{9}cos^3\ u+C=-\frac{1}{3}\sqrt{1-x^2}(2+x^2)arccos\ x-\frac{1}{9}x(6+x^2)+C\\\\ &\ \ (37)\ \int \frac{cot\ x}{1+sin\ x}dx=\int \frac{\frac{cos\ x}{sin\ x}}{1+sin\ x}dx=\int \frac{\sqrt{1-sin^2\ x}}{sin\ x(1+sin\ x)}dx,\\\\ &\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ 设u=sin\ x,则x=arcsin\ u,dx=\frac{1}{\sqrt{1-u^2}}du,得\\\\ &\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \int \frac{\sqrt{1-sin^2\ x}}{sin\ x(1+sin\ x)}dx=\int \frac{\sqrt{1-u^2}}{u(1+u)}\cdot \frac{1}{\sqrt{1-u^2}}du=\int \frac{1}{u(1+u)}du=\int \left(\frac{1}{u}-\frac{1}{1+u}\right)du=\\\\ &\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ ln\ \left|\frac{sin\ x}{1+sin\ x}\right|+C\\\\ &\ \ (38)\ \int \frac{dx}{sin^3\ xcos\ x}=-\int cot\ xsec^2\ xd(cot\ x),设u=cot\ x,则x=arccot\ u,dx=-\frac{1}{1+u^2}du,得\\\\ &\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ -\int cot\ xsec^2\ xd(cot\ x)=-\int u\left(1+\frac{1}{u^2}\right)du=-\frac{1}{2}u^2-ln\ |u|+C=-\frac{1}{2}cot^2\ x-ln\ |cot\ x|+C\\\\ &\ \ (39)\ 设u=cos\ x,则x=arccos\ u,dx=-\frac{1}{\sqrt{1-u^2}}du,得\\\\ &\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \int \frac{dx}{(2+cos\ x)sin\ x}=\int \frac{1}{(u+2)(u^2-1)}du=\int \left[\frac{1}{6(u-1)}-\frac{1}{2(u+1)}+\frac{1}{3(u+2)}\right]du=\\\\ &\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \frac{1}{6}ln\ |u-1|-\frac{1}{2}ln\ |u+1|+\frac{1}{3}ln\ |u+2|+C=\frac{1}{6}ln\ |1-cos\ x|-\frac{1}{2}ln\ |cos\ x+1|+\frac{1}{3}ln\ |cos\ x+2|+C\\\\ &\ \ (40)\ \int \frac{sin\ xcos\ x}{sin\ x+cos\ x}dx=\frac{1}{2}\int \frac{(sin\ x+cos\ x)^2-1}{sin\ x+cos\ x}dx=\frac{1}{2}\int (sin\ x+cos\ x)dx-\frac{1}{2}\int \frac{1}{sin\ x+cos\ x}dx=\\\\ &\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \frac{1}{2}\int (sin\ x-cos\ x)-\frac{1}{2}\int \frac{1}{sin\ x+cos\ x}dx,\\\\ &\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ 令u=tan\frac{x}{2},则sin\ x=\frac{2u}{1+u^2},cos\ x=\frac{1-u^2}{1+u^2},dx=\frac{1}{1+u^2}du,得\\\\ &\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \int \frac{1}{sin\ x+cos\ x}dx=\int \frac{2}{2u+1-u^2}du=-\int \frac{2}{(u-1)^2-2}du=\\\\ &\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ -\frac{\sqrt{2}}{2}\int \frac{1}{u-1-\sqrt{2}}du+\frac{\sqrt{2}}{2}\int \frac{1}{u-1+\sqrt{2}}du=\frac{\sqrt{2}}{2}ln\ \left|\frac{u-1+\sqrt{2}}{u-1-\sqrt{2}}\right|+C\\\\ &\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ 代入原式得\int \frac{sin\ xcos\ x}{sin\ x+cos\ x}dx=\frac{1}{2}(sin\ x-cos\ x)-\frac{\sqrt{2}}{4}ln\ \left|\frac{tan\frac{x}{2}-1+\sqrt{2}}{tan\frac{x}{2}-1-\sqrt{2}}\right|+C & \end{aligned}   (20) cos3 xsin2 xdx=cos3 xsin2 xdx,根据积分表(十一)公式9998,得          cos3 xsin2 xdx=cos2 xsin xcos3 xdx=cos2 xsin x21cos2 xsin x21cos x1dx=          21cos2 xsin x21ln sec x+tan x+C=21sec xtan x21ln sec x+tan x+C  (21) u=arctanx ,则x=tan2 udx=2tan usec2 udu,得          arctan x dx=2utan usec2 udu=2usec ud(sec u),设s=sec uds=d(sec u),则u=arccos s1          2usec ud(sec u)=2arccos s1sds,令u=arccos s1dv=sds,则du=s21 sdsv=21s2,得          2arccos s1sds=s2arccos s1+s21 s3ds,根据积分表(八)公式66得,          s2arccos s1+s21 s3ds=s2arccos s1s21 +C=(1+x)arctanx x +C  (22) sin x1+cos x dx=2sin2xcos2x2 cos2x dx=±2 csc2xd(2x)=±2 ln csc2xcot2x +C          cos2x>0时,ln csc2xcot2x =ln( csc2x cot2x )          cos2x<0时,ln csc2xcot2x =ln( csc2x + cot2x )=ln( csc2x cot2x )          因此,sin x1+cos x dx=2 ln( csc2x cot2x )+C  (23) (1+x8)2x3dx=x(1+(x4)2)2x4dx,设u=x4x=4x dx=44u3 1du,得          (1+x8)2x3dx=4u (1+u2)2u44u3 1du=41(1+u2)21du,根据积分表(四)公式28,得          41(2(u2+1)u+211+u21du)=8(u2+1)u+81arctan u+C=8(x8+1)x4+81arctan x4+C  (24) u=x4x=4u ,则dx=44u3 1du,得          x8+3x4+2x11dx=u2+3u+24u11 44u3 1du=41u2+3u+2u2du=41(1+u+11u+24)du=          41u+41ln ∣1+uln ∣2+u+C=41x4+ln 2+x441+x4 +C  (25) 16x4dx=81(4+x21+4x21)dx=814+x21dx+321(2+x1+2x1)dx=          161arctan2x+321ln  2x2+x +C  (26) 1+sin xsin xdx=1+tan22x(tan2x+1)21+tan22x2tan2xdx=(tan2x+1)22tan2xdx,设u=tan2x,则x=2arctan udx=1+u22du,得          (tan2x+1)22tan2xdx=4(u+1)2u1+u21du=2(1+u21(1+u)21)du=          21+u21du2(u+1)21du=2arctan u+1+u2+C=x+1+tan2x2+C  (27) 1+cos xx+sin xdx=2cos22xx+2sin2xcos2xdx=22xsec22xd(2x)+tan2xdx          u=2xdv=sec22xd(2x),则du=21dxv=tan2x,得          22xsec22xd(2x)+tan2xdx=xtan2xtan2xdx+tan2xdx+C=xtan2x+C  (28) esin xcos2 xxcos3 xsin xdx=xesin xcos xdx=esin xtan xsec xdx=xd(esin x)esin xd(sec x)          u=xdv=d(esin x),则du=dxv=esin x,得          xd(esin x)=xesin xesin xdx          u=esin xdv=d(sec x),则du=esin xcos xdxv=sec x,得          esin xd(sec x)=sec xesin xesin xdx,因此          xd(esin x)esin xd(sec x)=xesin xesin xdxsec xesin x+esin xdx=(xsec x)esin x+C (29) u=6x ,则x=u6dx=6u5du,得          x(x +3x )3x dx=u6(u3+u2)u26u5du=6u(u+1)1du=6(u1u+11)du=          6ln  u+1u +C=6ln6x +16x +C=ln(6x +1)6x+C  (30) u=ex,则x=ln udx=u1du,得          (1+ex)2dx=u(1+u)21du=(u11+u1(1+u)21)du=ln uln(1+u)+1+u1+C=          xln(1+ex)+1+ex1+C  (31) e4xe2x+1e3x+exdx=e2x1+e2xex+exdx=(exex)2+11d(exex)=arctan(exex)+C  (32) u=ex,则x=ln udx=u1du,得          (ex+1)2xexdx=(1+u)2ln udu,令s=ln udv=(1+u)21du,则ds=u1duv=1+u1,得          (1+u)2ln udu=1+uln u+u(1+u)1du=1+uln u+u1du1+u1du=          1+uln u+ln uln(1+u)+C=1+exx+xln(1+ex)+C  (33) u=ln2(x+1+x2 )dv=dx,则u=1+x2 2ln(x+1+x2 )dxv=x,得          ln2(x+1+x2 )dx=xln2(x+1+x2 )1+x2 2xln(x+1+x2 )dx=          xln2(x+1+x2 )2ln(x+1+x2 )d(1+x2 )=          xln2(x+1+x2 )21+x2 ln(x+1+x2 )+2x+C  (34) u=x1,则x=u1dx=u21du,得          (1+x2)23ln xdx=(1+u21)23lnu1u21du=(1+u2)23uln udu=ln ud((1+u2)21)          s=ln udv=d((1+u2)21),则ds=u1duv=1+u21,得          ln ud((1+u2)21)=1+u2 ln u+u1+u2 1du=1+x2 xln x1+x2 1dx=          1+x2 xln xln(x+1+x2 )+C  (35) 1x2 arcsin xdx=arcsin x1x2 1dxarcsin x1x2 x2dx          u=arcsin xdv=1x2 1dx,则du=1x2 1dxv=arcsin x,得          arcsin x1x2 1dx=(arcsin x)2arcsin x1x2 1dx,得arcsin x1x2 1dx=21(arcsin x)2          u=arcsin xdv=1x2 x2dx,则du=1x2 1dxv=2x+21arcsin x,得          arcsin x1x2 x2dx=21(arcsin x)221x1x2 arcsin x21(arcsin xx1x2 )1x2 1dx=          21(arcsin x)221x1x2 arcsin x21arcsin x1x2 1dx+41x2,原式得          arcsin x1x2 1dxarcsin x1x2 x2dx=21arcsin x1x2 1dx+21x1x2 arcsin x41x2=          41(arcsin x)2+21x1x2 arcsin x41x2+C  (36) x=cos u (0<u<π),则1x2 =sin udx=sin udu,得          1x2 x3arccos xdx=ucos3 udu=ud(sin u31sin3 u)=          u(sin u31sin3 u)+(sin u31sin3 u)du=u(sin u31sin3 u)31(2+cos2 u)d(cos u)=          u(sin u31sin3 u)32cos u91cos3 u+C=311x2 (2+x2)arccos x91x(6+x2)+C  (37) 1+sin xcot xdx=1+sin xsin xcos xdx=sin x(1+sin x)1sin2 x dx          u=sin x,则x=arcsin udx=1u2 1du,得          sin x(1+sin x)1sin2 x dx=u(1+u)1u2 1u2 1du=u(1+u)1du=(u11+u1)du=          ln  1+sin xsin x +C  (38) sin3 xcos xdx=cot xsec2 xd(cot x),设u=cot x,则x=arccot udx=1+u21du,得          cot xsec2 xd(cot x)=u(1+u21)du=21u2ln u+C=21cot2 xln cot x+C  (39) u=cos x,则x=arccos udx=1u2 1du,得          (2+cos x)sin xdx=(u+2)(u21)1du=[6(u1)12(u+1)1+3(u+2)1]du=          61ln u1∣21ln u+1∣+31ln u+2∣+C=61ln ∣1cos x21ln cos x+1∣+31ln cos x+2∣+C  (40) sin x+cos xsin xcos xdx=21sin x+cos x(sin x+cos x)21dx=21(sin x+cos x)dx21sin x+cos x1dx=          21(sin xcos x)21sin x+cos x1dx          u=tan2x,则sin x=1+u22ucos x=1+u21u2dx=1+u21du,得          sin x+cos x1dx=2u+1u22du=(u1)222du=          22 u12 1du+22 u1+2 1du=22 ln  u12 u1+2 +C          代入原式得sin x+cos xsin xcos xdx=21(sin xcos x)42 ln  tan2x12 tan2x1+2 +C

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