老黄前面推导了(arcsinax)^n和(arccosax)^n的不定积分,这回要继续推导x(arcsinax)^n和x(arccosax)^n的不定积分,虽然都只是乘了一个x,但结果却大相径庭。这两个不定积分都是由x^n*sinax的不定积分推导出来的,和x^n*cosax的不定积分无关。
因此先明确一下x^n*sinax的不定积分:
∫x^n*sinaxdx=-∑(i=0->n)n!/((n-i)!*a^(i 1))x^(n-i)*cos(ax iπ/2) C. (1)
这是《老黄学高数》系列视频第256讲推导出来的公式.
下面先推导(arcsinax)^n的不定积分公式:
求∫x(arcsinax)^ndx, n∈N*, a≠0.
原积分=1/(2a^2)*∫t^n*sin2tdt【得到上面的公式(1)的形式】
=1/(2a^2)*∑(i=0->n)n!/((n-i)!∙2^(i 1))*(arccosax)^(n-i)·cos(2arccosax iπ/2) C.
再求(arccosax)^n的不定积分公式:
求∫x(arccosax)^ndx, n∈N*, a≠0.
解:记t=arccosax, 则x=1/a*cost, dx=-1/a*sintdt.
原积分=-1/(2a^2)*∫t^n*sin2tdt【与上面的情况相比,多了一个负号】
=1/(2a^2)*∑(i=0->)n!/((n-i)!∙2^(i 1))*t^(n-i)*cos(2t iπ/2) C
=1/(2a^2)*∑(i=0->)n!/((n-i)!∙2^(i 1))*(arccosax)^(n-i)·cos(2arccosax iπ/2) C.
下面来看两道例题。例1的参数比较小,结果可以展开,用来检验公式的正确性。当然一次检验是不够的。例2参数很大,只能用公式形式做答案。
例1:求∫(xarccosx)^2dx.
解:a=1, n=2,
原积分=1/2*∑(i=0->)2!/((2-i)!∙2^(i 1))*(arccosx)^(2-i)·cos(2arccosx iπ/2) C
=1/4*(arccosx)^2*(2x^2-1)- 1/2*xarccosx√(1-x^2)-(2x^2-1)/8 C.
例2:求∫x(arcsin7x)^77dx.
解:a=7, n=77,
原积分=-1/98*∑(i=0->77)77!/((77-i)!∙2^(i 1))*(arcsin7x)^(77-i)·cos(2arcsin7x iπ/2) C.
最后再来一道练习强化一下,形式和例1非常相似。
练习:求∫x(arcsinx)^2dx.
事实上公式中的x改成x^2,同样可以得到新的公式,但结果可能会很复杂。老黄会继续进行尝试,如果能导出公式,还会和大家分享的。