题目
(4)计算不定积分 int cos sqrt (x)dx.

题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查不定积分的计算方法,特别是换元积分法和分部积分法的综合应用。
解题思路:
- 换元法:通过令$t = \sqrt{x}$,将原积分转化为关于$t$的积分,简化计算。
- 分部积分法:对转化后的积分$\int t \cos t \, dt$进行分部积分,分步求解。
关键点:
- 变量替换的选择与正确性验证。
- 分部积分法中$u$和$dv$的合理选取,确保积分过程简化。
步骤1:变量替换
令$t = \sqrt{x}$,则$x = t^2$,从而$dx = 2t \, dt$。
原积分变为:
$\int \cos \sqrt{x} \, dx = \int \cos t \cdot 2t \, dt = 2 \int t \cos t \, dt.$
步骤2:分部积分法
对$\int t \cos t \, dt$应用分部积分法:
- 设$u = t$,则$du = dt$;
- 设$dv = \cos t \, dt$,则$v = \sin t$。
根据分部积分公式$\int u \, dv = uv - \int v \, du$,得:
$\int t \cos t \, dt = t \sin t - \int \sin t \, dt = t \sin t + \cos t + C.$
步骤3:代回原变量
将结果代入原积分表达式:
$2 \int t \cos t \, dt = 2(t \sin t + \cos t) + C.$
将$t = \sqrt{x}$代回,得到最终结果:
$2\sqrt{x} \sin \sqrt{x} + 2 \cos \sqrt{x} + C.$