asin x acos x atan x 的积分处理思路
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积分∫arcsinx arccosx arctanx dx的处理思路
计算这个积分还是挺烧脑的...第一次算这么复杂的积分
过程有些多有些杂,也许不能保证完全正确,但是结构和处理方法应该是没有问题...
如果有误请指出
1. 代换处理,干掉几个反三角
知道 x∈(−1,1) ,不妨用代换 x=cost , 可以直接得到 arccoscost=t , arcsincost=2π−t
你说为什么不用别的三角函数代换,比如 tan ?嗯...你想, arcsincosx 这种起码消得掉,一消消俩,如果用了正切就会留下 arcsintanx 和 arccostanx 这俩没法化简的,不顺手
∫arcsinxarccosxarctanxdx=∫arcsin(cost)arccos(cost)arctan(cost)d(cost)=∫t(t−2π)sint⋅arctan(cost)dt
这个东西可以分解为俩积分的权和
ItIt2I=∫tsint⋅arctan(cost)dt=∫t2sint⋅arctan(cost)dt=It2−2πIt
从低次开始研究
2. It 的计算
先计算次数比较低的 It . 注意到 arctancost 无法化成初等函数, 而代换法刚才已经用过, 那就对它分部积分, 试图通过求导转化 arctan .
∫tsintdt=sint−tcost
分部后三角函数是二次的,所以可以化成二倍角
∫tsint⋅arctan(cost)dt=(sint−tcost)arctan(cost)−∫(sint−tcost)(−cos2t+1sint)dt=(sint−tcost)arctan(cost)−∫(2cos(2t)+62tsin(2t)−8+1)dt=(sint−tcost)arctan(cost)−t−41∫cos(2t)+32tsin(2t)−8d(2t)
令 T=2t , T∈(0,2π) , 注意到常数能分离成以 cosT 为分母的积分, 通过万能代换即可求出, 这里省略了过程
∫cosT+3TsinT−8dT=∫cosT+3TsinTdT−∫cosT+38dT=∫cosT+3TsinTdT−42arctan(2tan2T)
左侧积分看起来与一个有趣的特殊积分 ∫02π1+cos2xxsinx 是近亲,所以我搜索了一下资料,找到了一些资料
xsinx/(1+cos²x)的不定积分怎么求?
求完积分之后我才发现里面有一些现成结论,当时应该看得仔细一点(雾)
左侧积分有一个明显的因子 T , 所以我们尝试分部积分一下, 看看是否有好的结构出现