上次老黄在高数探究中遇到了一个危机。就是老黄自己推出来的正弦或余弦的正整数幂公式,和教材所给的递推公式,看不出有紧密的联系。因此老黄怀着忐忑的心情,把教材的递推公式推导出最终的公式形式,证明教材的递推公式与老黄自己推导的公式是一致的。这方面的内容可以在《老黄学高数》系列视频第267讲中找到详细的介绍。
同时这也给了老黄一点启发。教材中还有正割或余割的递推公式,老黄何不把它们的最终公式形态也推导出来。一可以熟练求积分的各种方法,二求出来的公式,以后也可以直接拿来运用,一举两得。这其实就是学习的一种方法,不仅高数适合,基础数学和其它学科也都是适合的。
说干就干,老黄先推导正割的正整数幂积分公式,看看结果是怎么样的。这里包含了两步,第一步是推出教材的递推公式。因为教材只给了一个公式,并没有教老黄怎么推出这个公式。第二步再在递推公式的基础上,推导出最终公式。
探究1:求In=∫(secx)^ndx,n>2.
推导过程用文字描述相当麻烦,老黄直接上图,希望你能够看得明白。如果有任何不明白的地方,欢迎回复提问。
公式需要分类讨论,即当n是奇数时,以及当n是偶数时两种情况。它们的公式形式看起来非常相似,只有首项的ln|secx tanx|和tan的区别,以及求和公式的上标m和m-1的区别。但其实代入具体的指数n时,两个公式还是有不小的差别的。
注意,当n=1时,公式(1)剩下前面第一项,就是∫secxdx=ln|secx tanx| C. 当n=2时, ∫(secx)^2dx=tanx,也是公式(2)前面的第一项,都是各自的特例。
利用这个公式,来做两道例题,例1是求正割5次方的不定积分:
例1:求∫(secx)^5dx.