求不定积分int dfrac(x+arctan x)(1+{x)^2}dx.
求不定积分$\int \dfrac{x+arc\tan x}{1+{x}^{2}}dx$.
题目解答
答案

解析
本题考查不定积分的计算,解题思路是将被积函数拆分成两个部分,分别对这两部分进行积分,最后将结果相加并加上积分常数。
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拆分被积函数:
将$\int \dfrac{x+\arctan x}{1+x^{2}}dx$拆分成$\int \dfrac{x}{1+x^{2}}dx + \int \dfrac{\arctan x}{1+x^{2}}dx$。 -
计算$\int \dfrac{x}{1+x^{2}}dx$:
令$u = 1 + x^{2}$,则$du = 2xdx$,$xdx=\dfrac{1}{2}du$。
将其代入积分式可得:
$\int \dfrac{x}{1+x^{2}}dx=\int \dfrac{1}{u}\cdot\dfrac{1}{2}du=\dfrac{1}{2}\int \dfrac{1}{u}du$
根据积分公式$\int \dfrac{1}{u}du=\ln|u| + C_1$,可得:
$\dfrac{1}{2}\int \dfrac{1}{u}du=\dfrac{1}{2}\ln|u| + C_1=\dfrac{1}{2}\ln(1 + x^{2}) + C_1$ -
计算$\int \dfrac{\arctan x}{1+x^{2}}dx$:
令$t = \arctan x$,则$dt = \dfrac{1}{1 + x^{2}}dx$。
将其代入积分式可得:
$\int \dfrac{\arctan x}{1+x^{2}}dx=\int tdt$
根据积分公式$\int t^n dt=\dfrac{1}{n + 1}t^{n + 1} + C_2$($n\neq -1$),这里$n = 1$,可得:
$\int tdt=\dfrac{1}{2}t^{2} + C_2=\dfrac{1}{2}(\arctan x)^{2} + C_2$ -
将两部分结果相加:
$\int \dfrac{x+\arctan x}{1+x^{2}}dx=\dfrac{1}{2}\ln(1 + x^{2}) + C_1 + \dfrac{1}{2}(\arctan x)^{2} + C_2$
令$C = C_1 + C_2$,则最终结果为:
$\int \dfrac{x+\arctan x}{1+x^{2}}dx=\dfrac{1}{2}\ln(1 + x^{2}) + \dfrac{1}{2}(\arctan x)^{2} + C$