高等数学的一道计算题,为什么我算出的结果与参考答案不一样?

同济高数上册P254第(8)题,我通过令x=cosu,得到了如左图所示的结果。然而,参考答案则是通过令x=sinu,得到如右图所示的结果。我的结果和参考答案之间相差了一个负号。我检查了半天也没找出来到底是哪里漏乘了一个负号,只好在此问一下大家。如果有好心人帮忙解答,我会非常感激。谢谢!

😳问题 : 计算 :∫(1/√2->1) √(1-x^2)/x^2 dx 

    👉定积分定义:

设函数f(x) 在区间[a,b]上连续,将区间[a,b]分成n个子区间[x0,x1], (x1,x2], (x2,x3], …, (xn-1,xn],其中x0=a,xn=b。可知各区间的长度依次是:△x1=x1-x0,在每个子区间(xi-1,xi]中任取一点ξi(1,2,...,n),作和式

∑(i:1->n) f(ξi)△xi

。该和式叫做积分和,设λ=max{△x1, △x2, …, △xn}(即λ是最大的区间长度),如果当λ→0时,积分和的极限存在,则这个极限叫做函数f(x) 在区间[a,b]的定积分

要解决这个问题,要有一些『三角代换』

    『例子一』: ∫√(1-x^2) dx : 令 x=sinθ

    『例子二』: ∫√(1+x^2) dx : 令 x=tanθ

    『例子三』: ∫√(x^2-1) dx : 令 x=secθ

👉: 回答

令 x=sinθ

    两边求微分

dx = cosθ dθ

    上下限的置换

当 x=1/√2,θ=π/4 

当 x=1,θ=π/2 

∫(1/√2->1) √(1-x^2)/x^2 dx 

    代入上面置换

=∫(π/4->π/2) [cosθ/(sinθ)^2] [cosθ dθ]

    cotθ=cosθ/sinθ

=∫(π/4->π/2) (cotθ)^2 dθ

    (cotθ)^2=(cscθ)^2 -1

=∫(π/4->π/2) [(cscθ)^2 -1] dθ

=-[cotθ+θ]|(π/4->π/2)

    代入积分上下限

=(1+π/4)-(0+π/2)

=1-π/4

😄: 结果 ∫(1/√2->1) √(1-x^2)/x^2 dx =1-π/4

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第1个回答  2023-02-06
手写解答第 1 步变换后积分限错了, 应为
π/4 到 0, 化为 0 到 π/4,积分 前面要加负号。本回答被提问者采纳
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