第八章不定积分 习题 1不定积分概念与基本积分公式 1.验证下列等式,并与(3)、(4)两式相比照 (1)Jf(x=f(x)+C; (2)Jj()=f(x)+C 2.求一曲线y=f(x),使得在曲线上每一点(ry处的切线斜率为2x,且通过点(25) 3.验证y=2即x是内在(+)上的一个原函数 4.据理说明为什么每一个含有第一类间断点的函数没有原函数? 5.求下列不定积分 d db 4-4x (7)tan"xdx; (8)sin2xdx 2 os 2 (11)10′·32d; (12)Vxyx√xax 1+x (13) VI-xv1+x (14)(cos x+sin x)dx (15)「(cosx·cos2xkh (16) §2换元积分法与分部积分法 1.应用换元积分法求下列不定积分: (1)jco(3x+4; (2)xe2rdx -dx (4)(1+x)dx 2x+1 (5) (6) 2x+3 dx i
1 第八章 不定积分 习题 §1 不定积分概念与基本积分公式 1. 验证下列等式,并与(3)、(4)两式相比照: (1) f (x)dx = f (x)+ C / ; (2) df (x) = f (x)+ C 2. 求一曲线 y = f (x) ,使得在曲线上每一点 (x, y) 处的切线斜率为 2x ,且通过点 (2,5). 3. 验证 x x y sgn 2 2 = 是 x 在 (− ,+) 上的一个原函数. 4. 据理说明为什么每一个含有第一类间断点的函数没有原函数? 5. 求下列不定积分: (1) − + − dx x x x 3 2 3 1 1 ; (2) − dx x x 2 1 ; (3) gx dx 2 ; (4) ( ) + dx x x 2 2 3 ; (5) − dx x 2 4 4 3 ; (6) ( ) + dx x x 2 2 3 1 ; (7) xdx 2 tan ; (8) xdx 2 sin ; (9) − dx x x x cos sin cos 2 ; (10) dx x x x 2 2 cos sin cos 2 ; (11) • dt t 2t 10 3 ; (12) x x x dx ; (13) + − + − + dx x x x x 1 1 1 1 ; (14) ( ) x + x dx 2 cos sin ; (15) ( ) cos x • cos 2x dx ; (16) ( ) − e − e dx x x 3 §2 换元积分法与分部积分法 1. 应用换元积分法求下列不定积分: (1) ( ) cos 3x + 4 dx ; (2) xe dx x 2 2 ; (3) + dx 2x 1 1 ; (4) ( ) + x dx n 1 ; (5) − + − dx x x 2 2 1 3 1 3 1 ; (6) + dx 2x 3 2 ;
(8) (9)「 xsIn x2adx; (10) dx (11) (12) 1 +cosx 1+sin x (15) ∫xd (16) rn; x(1+x) (20) cot xdx (21)cos xdx sin x cos x (23) -dx (24) dx 3x+8 (25) (26) (x+1) x+1-1 (29) (30) √x+1+1 2.应用分部积分法求下列不定积分: (1)arcsin xdx (2)」hx; (3)xcos xdo (5)(Inx)dx (6)arctan dx (7)h(x) (8) (arcsin x)'dx
2 (7) 8 − 3xdx ; (8) − dx x 3 7 5 1 ; (9) x x dx 2 sin ; (10) + dx x 4 sin 2 1 2 ; (11) + dx 1 cos x 1 ; (12) + dx 1 sin x 1 ; (13) csc xdx ; (14) − dx x x 2 1 ; (15) + dx x x 4 4 ; (16) dx x ln x 1 ; (17) ( ) − dx x x 3 5 4 1 ; (18) − dx x x 2 8 3 ; (19) ( ) + dx x 1 x 1 ; (20) cot xdx ; (21) xdx 5 cos ; (22) dx sin x cos x 1 ; (23) − + dx e e x x 1 ; (24) − + − dx x x x 3 8 2 3 2 ; (25) ( ) + + dx x x 3 2 1 2 ; (26) + dx x a 2 2 1 ; (27) ( ) + dx x a 2 3 2 2 1 ; (28) − dx x x 2 5 1 ; (29) − dx x x 3 1 ; (30) + + + − dx x x 1 1 1 1 . 2. 应用分部积分法求下列不定积分: (1) arcsin xdx ; (2) ln xdx ; (3) x cos xdx 2 ; (4) dx x x 3 ln ; (5) ( ) x dx 2 ln ; (6) x arctan dx ; (7) ( ) + dx x x ln 1 ln ln ; (8) ( ) x dx 2 arcsin ;
(9)sec'xdx (10) ∫√x±ada>0) 3.求下列不定积分: (1)(x)f(xt(x≠-1) (2) dx (4) flax 4.证明 (1)若ln=∫man”xon=23…,则1nn/<an-x-1n2 (2)若/(mm)=」cxsm”xd,则当m+n≠0时, I(m n_cos" -", m-1 m+n m+n cos* xsin" -x n-1 /(m,n-2) 2,3 5.利用上题的递推公式计算: (3)cosxsin+xdx 6.导出下列不定积分对于正整数n的递推公式 l=「xe (2)1,=j(mx)yd (3)1=∫ (arcsin x) )n= 7.利用上题的递推公式计算 (1)reds (2)」x); (3)(arcsin x)'dx (4)e'sin'xdx §3有理函数和可化为有理函数的不定积分 1.求下列不定积分 2 7x+12 (3) (4) dx (5)
3 (9) xdx 3 sec ; (10) ( ) 0 2 2 x a dx a . 3. 求下列不定积分: (1) ( ) ( ) ( ) −1 / f x f x dx ; (2) ( ) ( ) + dx f x f x 2 / 1 ; (3) ( ) ( ) dx f x f x / ; (4) ( ) ( ) e f x dx f x / . 4. 证明: (1)若 I n = tan n xdx,n = 2,3, ,则 2 1 tan 1 1 − − − − = n n n x I n I ; (2)若 ( ) I m n = x xdx m n , cos sin ,则当 m+ n 0 时, ( ) ( ) ( , 2), , 2,3, cos sin 1 2, cos sin 1 , 1 1 1 1 − = + − + + = − − + − + + = + − − + I m n n m m n n m n x x I m n m n m m n x x I m n m n m n 5. 利用上题的递推公式计算: (1) xdx 3 tan ; (2) xdx 4 tan ; (3) x xdx 2 4 cos sin . 6. 导出下列不定积分对于正整数 n 的递推公式: (1) I = x e dx n kx n ; (2) ( ) I = x dx n n ln ; (3) ( ) I = x dx n n arcsin ; (4) I = e xdx x n n sin . 7. 利用上题的递推公式计算: (1) x e dx 3 2x ; (2) ( ) x dx 3 ln ; (3) ( ) x dx 3 arcsin ; (4) e xdx x 3 sin . §3 有理函数和可化为有理函数的不定积分 1. 求下列不定积分: (1) − dx x x 1 3 ; (2) − + − dx x x x 7 12 2 2 ; (3) + dx x 1 1 3 ; (4) + dx x 1 1 4 ; (5) ( )( ) − + dx x x 2 2 1 1 1 ; (6) ( ) + + − dx x x x 2 2 2 2 1 2
2.求下列不定积分 5-3cosx 2+sn x (3) dx (4) dx 1+ tan x 1+x 总练习题 求下列不定积分: √x-2√x-1 (2)arcsin xdx dx (4)sinx sin 2xdx tan x (7) dx I+tan x d x (10)「sin4xdx (11) (12) +√xkx x3-3x2+4 tan (13) (14) tan x+tan r+I, (15) dx (16)[rdx dx (19)「e (20) dx,其中l=a1+b1x,v=a2+b2x,求递推形式解 习题答案
4 2. 求下列不定积分: (1) − dx 5 3cos x 1 ; (2) + dx x 2 2 sin 1 ; (3) + dx 1 tan x 1 ; (4) + − dx x x x 2 2 1 ; (5) + dx x x 2 1 ; (6) + − dx x x x 1 1 1 2 . 总练习题 求下列不定积分: (1) − − dx x x x 4 3 2 1 ; (2) x arcsin xdx ; (3) + dx x 1 1 ; (4) e xdx x sin 2 sin ; (5) e dx x ; (6) − dx x x 1 1 2 ; (7) + − dx x x 1 tan 1 tan ; (8) ( ) − − dx x x x 3 2 2 ; (9) dx x 4 cos 1 ; (10) xdx 4 sin ; (11) − + − dx x x x 3 4 5 3 2 ; (12) ( ) arctan 1+ x dx ; (13) + dx x x 2 4 7 ; (14) + + dx x x x tan tan 1 tan 2 ; (15) ( ) − dx x x 100 2 1 ; (16) dx x x 2 arcsin ; (17) − + dx x x x 1 1 ln (18) dx x x 7 sin cos 1 ; (19) + − dx x x e x 2 1 1 ; (20) = dx u v I n n ,其中 u a b x v a b x 1 1 2 2 = + , = + ,求递推形式解. 习题答案
§1不定积分概念与基本积分公式 4 +c ax (3) +c (4) In 4 In 9 In 6 (5)-arcsn x+C (6)(r-arctan x)+C (7)tanx-x+C (8)(2x-sin2x)+C (9) sn x-cosx+C (10) tan x-cot x+C; 90 (11) In 90 (12)x8+C; (13)2arcsin x+C (14)x--cos2x+C; (15)sin x+-sin 3x +C (16) Be-3e +-e+Ci §2换元积分法与分部积分法 1.(1)sm(3x+4)+C; (2)e2x+C; In/2x-1+C (4)(1+x)+c )0+m(:(02+C (7) √(8-3x) +c )-3(7-5x)2+C; (9)--coSx+C (10)-co2x+z+C (11)tan-+C (12)tan x-secx+C (13)-In csc x+cot x+C (14) x+c (15)-arctan -+C (16)hhx+C;
5 §1 不定积分概念与基本积分公式 2. 1 2 y = x + . 5.(1) x C x x x − + − + 3 2 4 3 2 4 ; (2) x x C x + − + 3 3 3 4 ln 3 ; (3) C g x + 2 ; (4) C x x x + • + + ln 6 2 6 ln 9 9 ln 4 4 ; (5) arcsin x + C 2 3 ; (6) (x − arctan x)+ C 3 1 ; (7) tan x − x +C ; (8) (2x − sin 2x) + C 4 1 ; (9) sin x −cos x +C ; (10) − tan x −cot x +C ; (11) C t + ln 90 90 ; (12) x 8 + C 15 15 8 ; (13) 2arcsin x +C ; (14) x − cos 2x + C 2 1 ; (15) x x + C + sin 3 3 1 sin 2 1 ; (16) e e e e C x x x x − − + + 3 − −3 3 1 3 3 3 1 ; §2 换元积分法与分部积分法 1.(1) sin (3x + 4) + C 3 1 ; (2) e C x + 2 2 4 1 ; (3) ln 2x −1 + C 2 1 ; (4) ( ) C n x n + + + + 1 1 1 ; (5) ( x) C x + arcsin 3 + 3 1 3 arcsin ;(6) C x + + ln 2 2 2 2 ; (7) − ( − x) + C 3 8 3 9 2 ; (8) − ( − x) + C 3 2 7 5 10 3 ; (9) − x + C 2 cos 2 1 ; (10) x + C − + 4 cot 2 2 1 ; (11) C x + 2 tan ; (12) tan x −sec x +C ; (13) − ln csc x + cot x +C ; (14) − − x +C 2 1 ; (15) C x + 2 arctan 4 1 2 ; (16) ln ln x +C ;
(17 (18)hn +O (19)b C (20)NiSin x +C (21)sin x-sin'x+sinx+C;(22)In tan x+C (23) arctan e+C (24)nkx2-3x+8+C; (25)hnx+l+ +C;(26)nx+yx2+a2+C; x+12 (27) +c /,2⊥a2 8)-(-x2)+2(-x)-2(0-x2)+c 6 (29)--x6--x6-2x2-6x6-3h +C; (30)x-4√x+1+4hx+1+1+C 2.(1) arcsin x+ +c (2) xInx-x+C (3)x sin x+2xcosx-2sin x+C;(4)-I In x+1)+C (5)x(In x)-2xhn x+2x+C: (6)5(x2+arctan x 2 (7)xin(In x)+C (8)x(arcsin x)+2/1-x2arcsin x-2x+C 2 ccx tan x+In secx+ +tan x)+C (10)x√x2±a2±a2h√x2±a2+x|+C 3.(1)-((x) (2)arctan(f(x))+C (3)hf(x)+C 5.(1)tanx+In cos x+C; (2)-tan'x-tanx+x+C 3 6
6 (17) ( − x ) + C −2 5 1 10 1 ; (18) C x x + + − 2 2 ln 8 2 1 4 4 ; (19) C x x + 1− ln ; (20) ln sin x +C ; (21) x − x + x + C 3 5 sin 5 1 sin 3 2 sin ;(22) ln tan x +C ; (23) e C x arctan + ; (24) ln x − 3x + 8 + C 2 ; (25) ( ) C x x x + + − + + + 2 2 1 3 1 2 ln 1 ;(26) x + x + a + C 2 2 ln ; (27) C a x a x + + 2 2 2 ; (28) − ( − x ) + ( − x ) − ( − x )2 +C 5 2 2 3 2 2 1 2 1 5 1 1 3 2 1 ; (29) C x x x x x x + + − − − − − − 1 1 2 6 3ln 5 6 7 6 6 1 6 1 6 1 2 1 6 5 6 7 ; (30) x − 4 x +1 + 4ln x +1 +1 + C. 2.(1) x x + − x +C 2 arcsin 1 ; (2) xln x − x +C ; (3) x sin x + 2x cos x − 2sin x + C 2 ;(4) ( x ) C x − 2ln +1 + 4 1 2 ; (5) x(ln x) − 2x ln x + 2x + C 2 ; (6) ( ) C x x + x − + 2 1 arctan 2 1 2 ; (7) xln(ln x)+C ; (8) x(arcsin x) + 2 1− x arcsin x − 2x +C 2 2 ; (9) (sec x tan x + ln sec x + tan x )+ C 2 1 ; (10) x x a a x a x + C + 2 2 2 2 2 ln 2 1 . 3.(1) ( f (x)) + C + +1 1 1 ; (2) arctan(f (x))+C ; (3) ln f (x) +C . 5.(1) tan x + ln cos x + C 2 1 2 ; (2) tan x − tan x + x + C 3 1 3 ;
(3)--cos'xsin'x-sin 4x+C 16 kr I,=x(Inx) (3)I,=x(arcsin x)+nvI-x2(arcsin x)-l-n(n-1)In-2 (4) resin"lx(a sin x-ncos x)+n(n-1)/m-21 323 (2)kaxy-3x)2+6hx-6+C (3)x(arcsin x)+3v1-x(arcsin x)2-6xarcsin x-6Vl-x+C (4)e(sin x-3sin2xcos x+3sin x-3cosx)+C §3有理函数和可化为有理函数的不定积分 +x+In (2)h hn 4(x2+) (6) 2(2x2+2x+1) arctan(2x+1)+C √6 2.(1)-arctan 2 tan -+C arctan-tan x+C (3) In/cosx+snx++C;(4)72x-12x+3 arcsin (5)hx++yx2+x+C;(6)h/+v1-x2√1-x 总练习题
7 (3) x x x C x − − sin 4 + 64 1 cos sin 6 1 16 3 3 . 6.(1) 1 1 = − n− n kx n I k n x e k I ; (2) ( ) 1 = ln − n− n I n x x nI ; (3) ( ) ( ) ( ) 2 2 1 arcsin 1 arcsin 1 − − = + − − − n n n n I x x n x x n n I ; (4) ( ) ( ) 2 1 2 2 sin sin cos 1 1 − − − + − + = n a x n n e x a x n x n n I n a I . 7.(1) e x x x C x + − + − 8 3 4 3 4 3 2 2 1 3 2 ; (2) x(ln x) − 3(ln x) + 6ln x − 6+ C 3 2 ; (3) x( x) + − x ( x) − x x − − x +C 3 2 2 2 arcsin 3 1 arcsin 6 arcsin 6 1 ; (4) e ( x x x x x) C x sin − 3sin cos + 3sin − 3cos + 10 1 3 2 . §3 有理函数和可化为有理函数的不定积分 1.(1) x x C x x + + + ln −1 + 3 2 3 2 ; (2) ( ) C x x + − − 3 4 ln 2 ; (3) ( ) C x x x x + − + − + + 3 2 1 arctan 3 1 1 1 ln 6 1 2 2 ; (4) C x x x x x x + − + − + + + 2 2 2 1 2 arctan 4 2 2 1 2 1 ln 8 2 ; (5) ( ) ( ) C x x x x x + + − − − + − − 4 1 1 arctan 2 1 ln 1 8 1 ln 1 4 1 2 2 ; (6) ( ) ( x ) C x x x − + + + + + − arctan 2 1 2 5 2 2 2 1 5 3 2 ; 2.(1) C x + 2 arctan 2 tan 2 1 ; (2) x + C tan 2 6 arctan 6 6 ; (3) C x x + x + + 2 ln cos sin 2 1 ; (4) x x C x x + − + + − − 2 1 4 2 3 5 2 1 arcsin 8 7 ; (5) x + + x + x + C 2 2 1 ln ; (6) C x x x x + − − + − 2 2 1 1 1 ln . 总练习题
5 (2)-x arcsin x--arcsin x+-x1 (3)2x-2h+√x)+C;(4)2e-(nx-)+C; (5)2e (6) (7)In/cos x+sin x+C (8)hx-2 (9) tanx+-tan'x+C (10) sin 2x+ 4x+o 3x+1x-2C (11)=hn 2)xacn3)-x+h2+x+2+C; hn(x4+2)+C (14)x 2 (13) C (5)1(-x)9-1(0-x)+1(0-x)+c (16) arcsin x (72(+1102m+mc (19) +x (20)I=bonu+n(a, b, -a,b,) 典型习题解答 1.(§1第5题(13))求 1+x|1-x Vi+r r +x =2 arcs x+C
8 (1) x − x − x 4 + C 3 12 13 4 5 3 4 13 24 5 4 ; (2) x x − x + x − x + C 2 2 1 4 1 arcsin 4 1 arcsin 2 1 ; (3) 2 x − 2ln (1+ x )+ C ; (4) e ( x ) C x 2 sin −1 + sin ; (5) e ( x ) C x 2 −1 + ; (6) C x + 1 arccos ; (7) ln cos x + sin x +C ; (8) ( ) C x x x + − − − − − 2 2 1 2 3 ln 2 ; (9) x + x + C 3 tan 3 1 tan ; (10) x − x + sin 4x + C 32 1 sin 2 4 1 8 3 ; (11) C x x x + − + + − 2 1 1 2 ln 3 2 ; (12) x arctan(1+ x )− x + ln 2 + x + 2 x +C ; (13) x − ln(x + 2)+ C 2 1 4 1 4 4 ; (14) C x x + + − 3 2 tan 1 arctan 3 2 ; (15) ( − x) − ( − x) + ( − x) + C −99 −98 −97 1 97 1 1 49 1 1 99 1 ; (16) C x x x x + + − − − 2 1 1 arcsin ln 1 ; (17) x C x x x + + − − + 1 1 ln 2 1 2 ; (18) x x + C + 5 tan 5 1 2 tan 1 ; (19) C x e x + + 2 1 ; (20) ( ) ( ) 2 1 1 2 1 2 1 1 2 + − − + = n n n v u n a b a b I n b I 典型习题解答 1.(§1 第 5 题(13))求 + − + − + dx x x x x 1 1 1 1 解: dx x C x x x x dx x x x x = + − − + − + = + − + − + 2arcsin 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2
2.(§2第1题(21))求「 coss xdx 解:j如mmx=如mx=如mx+m,x+C 52第1题(23)求∫ 解 dx= arctan e+C e"+e +1 4.(2第2题(9)求「 sec xa 解 =secx tan x- sec2x-1)secxdx sec x tan xdx ∫ed= -secx tan..+hex+tnx对+C 5(§2第题(2)若(mn)=。xsmn”xd,则当m+n≠0时 /(m,n) Cos /(m-2 xsin"x n-1 (m,n-2)n,m=2,3 证明 x cos xsin (m-1cosm-xsin xdx n cos rsm +1 n+1 jm-co3)o°d cos xsin" x m-1 +sin"xcos"-xdx sin"x cos xd n+1 n+1 m+n 同理,(m,n)= cos" sinx一 (m,n-2 6.(3第1题(4)求/
9 2.(§2 第 1 题(21))求 xdx 5 cos 解: xdx = ( − x) d x = x − x + x + C 3 5 2 5 2 sin 5 1 sin 3 2 cos 1 sin sin sin 3.(§2 第 1 题(23))求 − + dx e e x x 1 解: e C e de dx e e x x x x x = + + = + − arctan 1 1 2 4.(§2 第 2 题(9))求 xdx 3 sec ( ) xdx x x x x C x x xdx xdx x x x xdx xdx x d x x x x xdx = + + + = − + = − − = = − ln sec tan 2 1 sec tan 2 1 sec sec tan sec sec sec tan sec 1 sec sec sec tan sec tan tan sec 3 3 2 解: 3 2 5.(§2 第题(2))若 ( ) I m n = x xdx m n , cos sin ,则当 m+ n 0 时, ( ) ( ) ( , 2), , 2,3, cos sin 1 2, cos sin 1 , 1 1 1 1 − = + − + + = − − + − + + = + − − + I m n n m m n n m n x x I m n m n m m n x x I m n m n m n 证明: ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( , 2) cos sin 1 , 2, cos sin 1 , sin cos 1 1 sin cos 1 1 1 cos sin sin 1 cos cos 1 1 1 cos sin 1 cos sin 1 sin 1 cos sin 1 sin , cos 1 1 1 1 2 1 1 2 2 1 1 2 1 1 1 1 1 − + − + + = − − + − + + = + − − + − + + = − + − + + = − + + + = + = + − − + − − + − − + − + − + + − I m n m n n m n x x I m n I m n m n m m n x x I m n x xdx n m x xdx n m n x x x x xdx n m n x x m x xdx n x n x x n x I m n x d m n m n n m n m m n n m m n m n m n n m 同理, 6.(§3 第 1 题(4))求 + dx x 1 1 4
解 在=1(2+)=(2-1 2√2rcan-x.1/x+ +c √242
10 解: ( ) ( ) − + + + + − − = + + − − = + 2 1 1 2 1 1 2 1 1 1 1 2 1 1 1 4 2 2 2 2 4 x x x d x x x x d x dx x x x dx x C x x x x x x + + + + − − − = 2 1 2 1 ln 4 2 1 2 1 arctan 2 2 1