为简化积分,采用换元法:令u = cosx,则对u求导得du/dx = -sinx,即-sinx dx = du,也即sinx dx = -du。将其代入积分式,可得: ∫(sinx/cosx)dx = ∫(-1/u)du
根据基本积分公式∫(1/u)du = ln|u| + C,可进一步计算: ∫(-1/u)du = -ln|u| + C
将u = cosx代回,最终得到∫tanx dx = -ln|cosx| + C。
公式的意事项 1. 积分常数C不可省略:不定积分的结果是一族原函数,不同常数C对应不同的原函数,缺失常数会导致结果不整。 2. 适用范围有限制:公式仅在cosx ≠ 0时成立,即x ≠ π/2 + kπk∈Z。在此区间外,tanx定义,原函数不存在。 3. 绝对值符号不可省略:因cosx在不同区间可能取正值或负值,而对数函数的真数需为正数,|cosx|可保证表达式有意义。 验证:导数与原函数的关系 为确认结果正确性,对积分结果求导,验证其是否等于tanx。设F(x) = -ln|cosx| + C,则: F'(x) = - (1/|cosx|) · d/dx(|cosx|)- 当cosx > 0时,|cosx| = cosx,F'(x) = - (1/cosx) · (-sinx) = sinx/cosx = tanx;
- 当cosx F'(x) = tanx,验证公式准确。
