arccosx的积分怎么算
【arccosx的积分怎么算】在数学中,计算反三角函数的积分是常见的问题之一。其中,arccosx 的积分是一个典型的例子,可以通过分部积分法来求解。本文将对 arccosx 的积分进行详细总结,并以表格形式展示关键步骤和结果,帮助读者更清晰地理解这一过程。
一、arccosx 积分的基本思路
arccosx 是一个反余弦函数,其定义域为 [-1, 1],值域为 [0, π]。要计算 ∫ arccosx dx,可以使用分部积分法(Integration by Parts),即:
$$
\int u \, dv = uv - \int v \, du
$$
我们设:
- $ u = \arccos x $
- $ dv = dx $
则:
- $ du = -\frac{1}{\sqrt{1 - x^2}} dx $
- $ v = x $
代入公式得:
$$
\int \arccos x \, dx = x \arccos x - \int x \cdot \left(-\frac{1}{\sqrt{1 - x^2}}\right) dx
$$
$$
= x \arccos x + \int \frac{x}{\sqrt{1 - x^2}} dx
$$
接下来,我们对后一项积分进行求解。
二、∫ x / √(1 - x²) dx 的求解
令 $ t = 1 - x^2 $,则 $ dt = -2x dx $,即 $ x dx = -\frac{1}{2} dt $
代入得:
$$
\int \frac{x}{\sqrt{1 - x^2}} dx = -\frac{1}{2} \int \frac{1}{\sqrt{t}} dt = -\frac{1}{2} \cdot 2\sqrt{t} + C = -\sqrt{t} + C = -\sqrt{1 - x^2} + C
$$
三、最终结果
将上述结果代回原式,得到:
$$
\int \arccos x \, dx = x \arccos x - \sqrt{1 - x^2} + C
$$
四、总结与表格
| 步骤 | 内容 |
| 1. 分部积分法 | 设 $ u = \arccos x $,$ dv = dx $ |
| 2. 计算导数 | $ du = -\frac{1}{\sqrt{1 - x^2}} dx $,$ v = x $ |
| 3. 代入公式 | 得到:$ x \arccos x - \int \frac{-x}{\sqrt{1 - x^2}} dx $ |
| 4. 简化积分项 | $ \int \frac{x}{\sqrt{1 - x^2}} dx = -\sqrt{1 - x^2} + C $ |
| 5. 最终结果 | $ \int \arccos x \, dx = x \arccos x - \sqrt{1 - x^2} + C $ |
五、注意事项
- 积分结果中包含常数项 $ C $,表示不定积分的通解。
- 若为定积分,则需代入上下限进行计算。
- 在实际应用中,建议结合图形或数值方法验证积分结果是否合理。
通过以上分析可以看出,arccosx 的积分虽然涉及反三角函数,但通过分部积分法可以较为系统地推导出结果。掌握这一方法对于学习高等数学和工程计算具有重要意义。
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