要计算cosx的四次方的不定积分,可以使用换元法。
令u = cosx,则du = -sinxdx。将du代入原积分得到:
∫cos^4xdx = ∫(cos^2x)^2dx
由于cos^2x = 1 - sin^2x,将其代入原积分得到:
∫(1 - sin^2x)^2dx = ∫(1 - 2sin^2x + sin^4x)dx
将sin^2x用cos^2x表示,得到:
∫(1 - 2cos^2x + cos^4x)dx
∫1dx - 2∫cos^2xdx + ∫cos^4xdx
x - 2∫cos^2xdx + ∫cos^4xdx
对于∫cos^2xdx,可以使用三角恒等式cos^2x = (1 + cos2x)/2,得到:
-2∫(1 + cos2x)/2dx + ∫cos^4xdx
-∫(1 + cos2x)dx + ∫cos^4xdx
-∫dx - ∫cos2xdx + ∫cos^4xdx
-x - 0.5sin2x + ∫cos^4xdx
由于∫cos^4xdx仍然无法直接计算,再次使用换元法。
令v = sinx,则dv = cosxdx。将dv代入∫cos^4xdx得到:
∫cos^4xdx = ∫(1-v^2)^2dv
展开并整理得:
∫(1-v^2)^2dv = ∫(1 - 2v^2 + v^4)dv
∫(1 - 2v^2 + v^4)dv = ∫dv - 2∫v^2dv + ∫v^4dv
v - 2∫v^2dv + ∫v^4dv
将v替换为sinx,得到:
sinx - 2∫sin^2xdx + ∫sin^4xdx
将先前求得的结果代入,得到最终的不定积分为:
-x - 0.5sin2x + sinx - 2∫sin^2xdx + ∫sin^4xdx
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