求解xln(1+x)的积分有哪些关键步骤
求解xln(1+x)的积分有哪些关键步骤通过分部积分法可将∫xln(1+x)dx转化为标准多项式积分问题。我们这篇文章将详细演示从函数拆解到最终结果的完整推导过程,并重点分析积分过程中容易出现的计算陷阱。核心解法思路面对xln(1+x)这

求解xln(1+x)的积分有哪些关键步骤
通过分部积分法可将∫xln(1+x)dx转化为标准多项式积分问题。我们这篇文章将详细演示从函数拆解到最终结果的完整推导过程,并重点分析积分过程中容易出现的计算陷阱。
核心解法思路
面对xln(1+x)这类复合函数的积分问题,分部积分法(Integration by Parts)是最有效的工具。根据公式∫udv = uv - ∫vdu,我们选择:
- 设u = ln(1+x),则du = 1/(1+x)dx
- 设dv = xdx,则v = x²/2
详细推导过程
第一次分部积分
代入分部积分公式得到: ∫xln(1+x)dx = x²/2·ln(1+x) - ∫(x²/2)·1/(1+x)dx 此时剩余积分项变为∫x²/(2(1+x))dx,需进一步处理分母中的多项式。
多项式长除法处理
对x²/(1+x)执行多项式除法: x² = (x² - x) + x = x(x-1) + x → 最终得x - 1 + 1/(1+x) 我们可以得出结论积分项可拆分为: ∫[x/2 - 1/2 + 1/(2(1+x))]dx = x²/4 - x/2 + ln(1+x)/2
最终结果验证
组合所有部分并简化: 原积分 = x²ln(1+x)/2 - x²/4 + x/2 - ln(1+x)/2 + C = (x²-1)/2·ln(1+x) - x²/4 + x/2 + C 通过求导验证可确认该结果的正确性。
常见计算误区
1. 错误选择分部积分的u/v:若将x设为u会导致循环推导 2. 忽略多项式除法步骤:直接积分会产生错误 3. 常数项处理不当:特别注意1/(1+x)项的积分
Q&A常见问题
为什么不能直接使用换元法
由于被积函数包含x和ln(1+x)的乘积,单纯令t=1+x会导致dx与dt的转换无法消除所有x变量,反而使表达式更复杂。
是否存在更简洁的解法
虽然可以通过组合积分法求解,但计算步骤反而会增加。分部积分配合多项式除法在本例中是最优路径。
该结果能否推广到其他类似函数
此方法可推广到∫xⁿln(1+x)dx形式,但随着n增大需多次应用分部积分,形成递推公式。
标签: 分部积分技巧对数函数积分高等数学解题积分运算验证多项式处理
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