2020-09-10 积分题
2020/9/10大约 2 分钟约 497 字
题目
计算积分 ∫02π1+sinxcosxsin3xcosxdx .
此题解法也是笔者在 知乎 [1] 的回答。
利用区间再现,凑微分即可:
Ix↦2π−x∫02π1+sinxcosxcosxsinxcosxdx=21∫02π23−21(sinx−cosx)2(sinx+cosx)−21(sinx−cosx)2+21dx=22∫02π3−(sinx−cosx)21−(sinx−cosx)2d(sinx−cosx)=22∫−113−t21−t2dt=2∫013−t21−t2dtt=sinu2∫02π3−sin2ucos2udu=2∫02π(1−3−sin2u2)du=2π−22∫02π3(1+tan2u)−tan2ud(tanu)=2π−22∫02π3+2tan2ud(tanu)=2π−2322[arctan32tanu]02π=2π−3π
利用 Cauchy-Schlömilch 变换 [2]:
I=∫02πsec2x+tanxtanxtanxdxt=tanx∫0∞1+t4+t2t3⋅1+t42tdt=∫−∞+∞t21+t2+11t21+t21dt=∫−∞+∞(t−t1)2+31(t−t1)2+21dtCauchy-Schlo¨milch∫−∞+∞t2+31t2+21dt=2∫0+∞(t2+21−t2+31)dt=2π−3π