求积分:
雨中漫步
∫02π1+cos2xxsinxdx
解:首先通过分部积分:
∫02π1+cos2xxsinxdx
=−∫02πxdarctancosx
=∫02πarctancosxdx
=∫011−x2arctanxdx
设I(α)=∫011−x2arctanαxdx,我们有:
I(0)=0,
I(∞)=2π∫011−x2dx=4π2
接着我们研究导数有:
I′(α)=∫01(1+α2x2)1−x2xdx
=∫011+α2−α2t2dt
=α1+α2ln(α+α2+1)
那么:
∫011−x2arctanxdx=I(1)=∫01I′(α)dα=∫01α1+α2ln(α+α2+1)dα=−∫011+α21ln(α+α2+1)dα1=−∫01ln(α+α2+1)dln⎝⎛α1+(α1)2+1⎠⎞=∫01α2+1ln(α1+(α1)2+1)dα−ln2(1+2)=∫1+∞α1+α2ln(α+α2+1)dα−ln2(1+2)=∫1+∞I′(α)dα−ln2(1+2)=I(∞)−I(1)−ln2(1+2)=I(1)=2I(∞)−ln2(1+2)=8π2−21ln2(1+2)