一元函数积分学 / 定积分计算 / 常规计算与结论整理
计算不定积分 $\displaystyle\int x(\sec^2x-\sin x^2)dx$.
正确答案
$x\tan x+\ln|\cos x|+\dfrac12\cos x^2+C$
题目解析
计算 $\displaystyle\int x(\sec^2x-\sin x^2)dx=\int x\sec^2x\,dx-\int x\sin x^2\,dx$。
第一部分用分部积分:令 $u=x$,$dv=\sec^2x\,dx$,则 $du=dx$,$v=\tan x$,得
$$
\int x\sec^2x\,dx=x\tan x-\int \tan x\,dx=x\tan x+\ln|\cos x|+C_1.
$$
第二部分用换元法:令 $u=x^2$,则 $du=2x\,dx$,故 $x\,dx=\dfrac{1}{2}du$,
$$
\int x\sin x^2\,dx=\dfrac{1}{2}\int \sin u\,du=-\dfrac{1}{2}\cos u+C_2=-\dfrac{1}{2}\cos x^2+C_2.
$$
因此原积分为
$$
x\tan x+\ln|\cos x|+\dfrac{1}{2}\cos x^2+C.
$$
第一部分用分部积分:令 $u=x$,$dv=\sec^2x\,dx$,则 $du=dx$,$v=\tan x$,得
$$
\int x\sec^2x\,dx=x\tan x-\int \tan x\,dx=x\tan x+\ln|\cos x|+C_1.
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第二部分用换元法:令 $u=x^2$,则 $du=2x\,dx$,故 $x\,dx=\dfrac{1}{2}du$,
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\int x\sin x^2\,dx=\dfrac{1}{2}\int \sin u\,du=-\dfrac{1}{2}\cos u+C_2=-\dfrac{1}{2}\cos x^2+C_2.
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因此原积分为
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x\tan x+\ln|\cos x|+\dfrac{1}{2}\cos x^2+C.
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