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