在求解形如 $frac{1}{x(1+x^2)}$ 的积分时,拆项法是一种常用的技巧。具体步骤如下:
一、设定拆分形式
将分式拆分为部分分式之和:
$$
frac{1}{x(1+x^2)} = frac{A}{x} + frac{Bx+C}{1+x^2}
$$
其中,$A$、$B$、$C$ 是待定系数。
二、通分并确定系数
将右边的分式通分:
$$
frac{A}{x} + frac{Bx+C}{1+x^2} = frac{A(1+x^2) + x(Bx+C)}{x(1+x^2)} = frac{A + Ax^2 + Bx^2 + Cx}{x(1+x^2)}
$$
将分子合并同类项:
$$
A + (A+B)x^2 + Cx
$$
根据等式两边分子对应项系数相等,得到方程组:
$$
begin{cases}
A = 1
A + B = 0
C = 0
end{cases}
$$
解得:
$$
A = 1, quad B = -1, quad C = 0
$$
因此,拆分结果为:
$$
frac{1}{x(1+x^2)} = frac{1}{x} - frac{x}{1+x^2}
$$
三、分别积分
对拆分后的分式分别积分:
$$
int frac{1}{x(1+x^2)} , dx = int left( frac{1}{x} - frac{x}{1+x^2} right) , dx
$$
$$
= ln|x| - frac{1}{2} ln(1+x^2) + C
$$
其中,$int frac{x}{1+x^2} , dx$ 通过换元法(令 $u = 1+x^2$)可求得。
总结
通过待定系数法,将复杂分式拆分为简单分式之和,再分别积分,是解决此类积分问题的有效方法。关键在于合理设定拆分形式,并通过系数对比确定未知数。
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评论列表(4条)
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本文概览:在求解形如 $\frac{1}{x(1+x^2)}$ 的积分时,拆项法是一种常用的技巧。具体步骤如下:将分式拆分为部分分式之和:$$\frac{1}{x(1+x^2)} = \frac{A}{x} + \frac{Bx+C}{1+x^2}$