x方-a方的倒数的不定积分
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x方-a方的倒数的不定积分
要计算函数x方减去a方的倒数的不定积分,我们首先需要对被
积函数进行分解。
被积函数为x^2 - a^2的倒数。
我们可以将其分解为(x + a)(x - a)的倒数。
这是因为根据差平方公式,x^2 - a^2可以写成(x + a)(x - a)的形式。
因此,被积函数可以表示为:
1 / ((x + a)(x - a))
要计算此函数的不定积分,我们可以采用部分分式分解的方法。
部分分式分解的思想是将一个复杂的有理函数拆分成简单的分式之和。
要进行部分分式分解,我们需要对被积函数进行分母因式分解。
由于分母是一个二次多项式,我们可以将其写成两个一次多项式的乘积:
1 / ((x + a)(x - a)) = A / (x + a) + B / (x - a)
其中A和B是待定系数。
我们需要确定A和B的值以完成部分分
式分解。
我们可以通过通分的方式将等式的右侧两个分式合并为一个分式:(A(x - a) + B(x + a)) / ((x + a)(x - a))
为了使等式的两边相等,我们需要满足分子相等的条件。
我们可
以将分子展开并进行整理:
(Ax - Aa + Bx + Ba) / ((x + a)(x - a)) = 1 / ((x + a)(x - a))
等式两边的分母相同,所以我们可以去掉分母:
Ax - Aa + Bx + Ba = 1
现在我们得到了一个等式,我们可以将等式两边的项进行合并:
(A + B)x + (-Aa + Ba) = 1
由于等式两边的系数和常数项相等,我们可以得到以下等式:
A +
B = 0
-Aa + Ba = 1
通过解这个二元一次方程组,我们可以求得A和B的值。
首先解
第一个等式:
A = -B
将解出的A带入第二个等式:
-aB + Ba = 1
整理等式,将B提取出来:
B(a - 1) = 1
得到:
B = 1 / (a - 1)
由于A = -B,我们可以得到:
A = - 1 / (a - 1)
现在我们已经求得了A和B的值,我们可以将其代入最初的等式:
1 / ((x + a)(x - a)) = - 1 / (a - 1) / (x + a) + 1 / (a - 1) / (x - a)
现在我们可以对分解后的两个分式分别进行积分。
需要注意的是,经过部分分式分解后,原函数的定义域发生了改变。
在原函数的定义
域上进行积分时,我们需要尊重函数定义域的限制。
对第一个分式求不定积分,形式为:
∫(- 1 / (a - 1) / (x + a)) dx
我们可以对其进行简化:
= - 1 / (a - 1) * ∫(1 / (x + a)) dx
= - 1 / (a - 1) * ln|x + a| + C1
其中C1为不定积分的常数。
对第二个分式求不定积分,形式为:
∫(1 / (a - 1) / (x - a)) dx
我们可以对其进行简化:
= 1 / (a - 1) * ∫(1 / (x - a)) dx
= 1 / (a - 1) * ln|x - a| + C2
其中C2为不定积分的常数。
综合以上结果,原函数的不定积分为:
∫(1 / ((x + a)(x - a))) dx = - 1 / (a - 1) * ln|x + a| + 1 / (a - 1) * ln|x - a| + C
其中C为不定积分的常数。
在对原函数进行积分时,我们需要遵循函数定义域的限制。
当x
等于-a或a时,被积函数的分母为0,所以在这些点上,原函数是不连续的。
在计算不定积分时,我们需要考虑积分常数C的取值。
C的具体取值取决于确定积分范围和函数的边界条件。
以上是关于x方减去a方的倒数的不定积分的详细解释。
虽然数学规则较为复杂,但通过逐步执行部分分式分解和积分,我们最终得到了结果。