题目
13.求不定积分 int dfrac (1)(1-sqrt {x+1)}dx.

题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查不定积分的计算,特别是通过变量替换法简化被积函数的能力,以及分式拆分的技巧。
解题核心思路:
- 变量替换:令 $t = \sqrt{x+1}$,将根号表达式转化为多项式,简化积分形式。
- 分式拆分:将分式 $\frac{2t}{1-t}$ 拆分为易积分的形式,利用代数变形简化计算。
- 积分与回代:对拆分后的表达式逐项积分,最后将变量替换回原变量 $x$。
破题关键点:
- 选择合适的替换变量,将根号部分设为新变量。
- 灵活拆分分式,通过分子变形转化为基本积分形式。
步骤 1:变量替换
令 $t = \sqrt{x+1}$,则 $x = t^2 - 1$,从而 $dx = 2t \, dt$。
原积分变为:
$\int \frac{1}{1-t} \cdot 2t \, dt = \int \frac{2t}{1-t} \, dt.$
步骤 2:分式拆分
将分子 $2t$ 表示为 $-2(t-1 + 1)$:
$\frac{2t}{1-t} = \frac{-2t}{t-1} = -2 \cdot \frac{t}{t-1} = -2 \left( 1 + \frac{1}{t-1} \right).$
步骤 3:逐项积分
对拆分后的表达式积分:
$\int -2 \left( 1 + \frac{1}{t-1} \right) dt = -2 \int 1 \, dt - 2 \int \frac{1}{t-1} \, dt.$
计算得:
$-2t - 2 \ln |t-1| + C.$
步骤 4:回代变量
将 $t = \sqrt{x+1}$ 代回,得到最终结果:
$-2\sqrt{x+1} - 2 \ln (\sqrt{x+1} - 1) + C.$