第二类换元法(三角换元)

第二类换元法主要用于处理含根式的积分。

适用情况

基本换元

例子

例子 111x2dx\int \frac{1}{\sqrt{1 - x^2}} dx

  • x=sintx = \sin t,则 dx=costdtdx = \cos t dt
  • 1x2=1sin2t=cost\sqrt{1 - x^2} = \sqrt{1 - \sin^2 t} = \cos t
  • 11x2dx=1costcostdt=dt=t+C=arcsinx+C\int \frac{1}{\sqrt{1 - x^2}} dx = \int \frac{1}{\cos t} \cos t dt = \int dt = t + C = \arcsin x + C

例子 211+x2dx\int \frac{1}{1 + x^2} dx

  • x=tantx = \tan t,则 dx=sec2tdtdx = \sec^2 t dt
  • 11+x2dx=11+tan2tsec2tdt=1sec2tsec2tdt=dt=t+C=arctanx+C\int \frac{1}{1 + x^2} dx = \int \frac{1}{1 + \tan^2 t} \sec^2 t dt = \int \frac{1}{\sec^2 t} \sec^2 t dt = \int dt = t + C = \arctan x + C

总结

本文出现的符号

符号类型读音/说明在本文中的含义
\int数学符号integral sign积分运算符号
dxdx数学符号differential of x积分变量 xx 的微分元素
aa数学符号a根式中的常数参数
tt数学符号t三角换元中的新变量
a2x2\sqrt{a^2 - x^2}数学符号square root of a squared minus x squared含根式的被积表达式
sint,cost\sin t, \cos t数学符号sine/cosine of t正弦、余弦函数
tant\tan t数学符号tangent of t正切函数
sect\sec t数学符号secant of t正割函数
arcsinx,arctanx\arcsin x, \arctan x数学符号arc sine/arc tangent of x反三角函数
CC数学符号constant of integration积分常数(任意常数)

中英对照

中文术语英文术语音标说明
第二类换元法inverse substitution/ˌɪnˈvɜːs ˌsʌbstɪˈtjuːʃən/先设新变量为原变量的函数
三角换元trigonometric substitution/ˌtrɪɡənəˈmetrɪk ˌsʌbstɪˈtjuːʃən/用三角函数代换去根式
根式换元radical substitution/ˈrædɪkəl ˌsʌbstɪˈtjuːʃən/用变量代换消去根号
正割函数secant function/ˈsiːkənt ˈfʌŋkʃən/余弦的倒数
反三角函数inverse trigonometric function/ˌɪnˈvɜːs ˌtrɪɡənəˈmetrɪk ˈfʌŋkʃən/三角函数的反函数