【arctanx的积分等于什么】在数学中,求函数的积分是常见的问题之一。对于反三角函数如 $ \arctan x $,其积分虽然不直接显而易见,但通过适当的积分技巧可以得到结果。下面我们将对 $ \arctan x $ 的积分进行总结,并以表格形式清晰展示。
一、积分公式
函数 $ \arctan x $ 的不定积分可以通过分部积分法来求解。设:
$$
u = \arctan x, \quad dv = dx
$$
则有:
$$
du = \frac{1}{1 + x^2} dx, \quad v = x
$$
根据分部积分公式 $ \int u \, dv = uv - \int v \, du $,可得:
$$
\int \arctan x \, dx = x \arctan x - \int \frac{x}{1 + x^2} dx
$$
接下来计算后一个积分:
$$
\int \frac{x}{1 + x^2} dx
$$
令 $ t = 1 + x^2 $,则 $ dt = 2x dx $,即 $ x dx = \frac{1}{2} dt $,因此:
$$
\int \frac{x}{1 + x^2} dx = \frac{1}{2} \int \frac{1}{t} dt = \frac{1}{2} \ln
$$
将结果代回原式,得:
$$
\int \arctan x \, dx = x \arctan x - \frac{1}{2} \ln(1 + x^2) + C
$$
二、总结与表格
下面是关于 $ \arctan x $ 积分的总结和关键信息:
| 项目 | 内容 |
| 函数名称 | 反正切函数(arctan x) |
| 积分类型 | 不定积分 |
| 积分公式 | $ \int \arctan x \, dx = x \arctan x - \frac{1}{2} \ln(1 + x^2) + C $ |
| 积分方法 | 分部积分法 |
| 关键步骤 | 设 $ u = \arctan x $,$ dv = dx $,再计算 $ \int \frac{x}{1 + x^2} dx $ |
| 常数项 | $ C $ 表示任意常数 |
三、小结
$ \arctan x $ 的积分虽然不能直接从基本积分表中找到,但通过分部积分法可以推导出其表达式。最终结果为:
$$
\int \arctan x \, dx = x \arctan x - \frac{1}{2} \ln(1 + x^2) + C
$$
这个结果在微积分、工程学以及物理学中都有广泛应用,尤其在处理涉及角度和比例的问题时非常有用。
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