推导过程:从余切函数的定义出发
余切函数的定义为(cot x = frac{cos x}{sin x}),因此(int cot x , dx = int frac{cos x}{sin x} , dx)。观察被积函数,分子(cos x)恰为分母(sin x)的导数,即((sin x)' = cos x),换元积分的特征。设(u = sin x),则(du = cos x , dx),代入积分式得: [ int frac{cos x}{sin x} , dx = int frac{du}{u} ] 而(int frac{du}{u} = ln|u| + C),将(u = sin x)回代,即得: [ int cot x , dx = ln|sin x| + C ]
定义域与常数项的说明
需意,余切函数(cot x)在(sin x = 0)处定义,即(x = kpi)(k in mathbb{Z})为间断点。因此,不定积分(ln|sin x| + C)的有效区间为((kpi, (k+1)pi))(k in mathbb{Z}),区间内(sin x)保持同号,绝对值符号确保结果为实数。积分常数(C)是不定积分的必要组成部分,因不同原函数之间仅相差一个常数,故需通过附加常数(C)表示所有原函数的集合。
cotx的不定积分公式(int cot x , dx = ln|sin x| + C)是通过换元法直接推导的结果,其成立条件为(x neq kpi)(k in mathbb{Z}),且需包含积分常数(C)。
