【1+sinx分之一的不定积分】在微积分中,求解函数 $ \frac{1}{1+\sin x} $ 的不定积分是一个常见但有一定技巧的问题。本文将总结该积分的求解方法,并通过表格形式展示关键步骤与结果,帮助读者更好地理解和掌握这一知识点。
一、积分思路总结
对 $ \frac{1}{1+\sin x} $ 进行积分时,直接积分较为困难,通常需要进行三角恒等变换或有理化处理。常见的方法包括:
1. 分子分母同乘以 $ 1 - \sin x $,利用平方差公式简化表达式;
2. 使用三角恒等式,如 $ \sin x = \frac{2\tan(x/2)}{1 + \tan^2(x/2)} $,转化为关于 $ \tan(x/2) $ 的有理函数;
3. 换元法,令 $ t = \tan(x/2) $,进一步简化积分形式。
最终目标是将原式转化为更易积分的形式,例如有理函数或标准三角函数的积分形式。
二、关键步骤与结果(表格形式)
步骤 | 操作 | 结果 |
1 | 原式:$ \int \frac{1}{1+\sin x} dx $ | $ \int \frac{1}{1+\sin x} dx $ |
2 | 分子分母同乘 $ 1 - \sin x $ | $ \int \frac{1 - \sin x}{(1+\sin x)(1-\sin x)} dx $ |
3 | 应用平方差公式:$ (1+\sin x)(1-\sin x) = 1 - \sin^2 x = \cos^2 x $ | $ \int \frac{1 - \sin x}{\cos^2 x} dx $ |
4 | 拆分分数:$ \frac{1}{\cos^2 x} - \frac{\sin x}{\cos^2 x} $ | $ \int \left( \sec^2 x - \sec x \tan x \right) dx $ |
5 | 积分基本公式:$ \int \sec^2 x dx = \tan x $,$ \int \sec x \tan x dx = \sec x $ | $ \tan x - \sec x + C $ |
三、最终结果
$$
\int \frac{1}{1+\sin x} dx = \tan x - \sec x + C
$$
其中,$ C $ 为积分常数。
四、小结
- 本题的关键在于对原式进行有理化处理,将其转化为标准的三角函数积分形式。
- 使用代数变形和基本积分公式即可完成计算。
- 最终结果简洁明了,适用于各类数学分析问题。
如需进一步验证结果,可对结果进行求导,看是否还原原函数:
$$
\frac{d}{dx} (\tan x - \sec x) = \sec^2 x - \sec x \tan x = \frac{1 - \sin x}{\cos^2 x} = \frac{1}{1+\sin x}
$$
因此,积分结果正确无误。