本文通过不定积分凑分法、分部积分法,以及幂函数的导数公式,介绍不定积分∫x^2√(2x+1)dx的计算步骤。
※.分部积分法解:∫x^2√(2x+1)dx
=∫x^2(2x+1)^(1/2)dx,对积分微元进行凑分为
=(1/2)∫x^2(2x+1)^(1/2)d(2x+1),
=(1/3)∫x^2d(2x+1)^(3/2),使用分部积分法,
=(1/3)x^2(2x+1)^(3/2)-(1/3)∫(2x+1)^(3/2)dx^2,对积分部分进行等式变形,
=(1/3)x^2(2x+1)^(3/2)-(2/3)∫x(2x+1)^(3/2)dx,同理微元部分再次凑分,
=(1/3)x^2(2x+1)^(3/2)-[4/(3*2^2)]∫x(2x+1)^(3/2)d(2x+1)
=(1/3)x^2(2x+1)^(3/2)-[4/(3*2^2)]*(2/5)∫xd(2x+1)^(5/2)+c,对积分部分再次分部积分法,
=(1/3)x^2(2x+1)^(3/2)-[8/(15*2^2)]*(2x+1)^(5/2)+[8/(15*2^2)]∫(2x+1)^(5/2)dx+c。
=(2x+1)^(3/2)[(1/3)x^2-[8/(15*2^2)]*(2x+1)]+[16/(105*2^3)](2x+1)^(7/2)+c
=(2x+1)^(3/2)[(1/3)x^2-[8/(15*2^2)]*(2x+1)+16/(105*2^3)(2x+1)^2]+c.
※.换元法计算设√(2x+1)=t,则x=(t^2-1)/2,代入有:
∫x^2√(2x+1)dx
=(1/2)∫(t^2-1)^2td(t^2-1)/2
=(1/2^2)∫(t^2-1)^2td(t^2-1)
=(1/2)∫(t^2-1)^2t^2dt,对积分部分进行展开合并,
=(1/2)∫(t^6-2t^4+t^2)dt,积分部分进行裂项为:
=(1/2)(∫t^6dt-2∫t^4dt+∫t^2dt), 分别对积分部分进行积分,
=(1/2)[t^7/7-(2/5)t^5+(1/3)t^3]+C,提取公因式t^3为
=(1/2)t^3*[t^4/7-(2/5)t^2+1/3]+C,再将x代回,有:
=(1/2)(2x+1)^(3/2)*[(2x+1)^2/7-(2/5)(2x+1)+1/3]+C。