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问 sinx 分之一的积分 不定积分求解详解

2026-11-12 11:08:11
最佳答案

答

sinx 分之一也就是 cscx,它的不定积分结果是 ln 绝对值 tan 二分之 x 加常数 C,也可以等价写成 ln 绝对值 cscx 减 cotx 加常数 C,这两个表达式是恒等变形,高数里面属于基本积分公式。这个积分不能直接套用幂函数积分,因为被积函数是余割函数,属于三角函数倒数,常规凑微分很难一步出结果,主流做法是分子分母同乘 cscx 减 cotx,制造可以凑微分的结构,这也是这道题最经典的推导思路。很多同学容易把这个积分和 cosx 分之一也就是 secx 的积分记混,secx 积分是 ln 绝对值 secx 加 tanx 加 C,两个公式符号和内部组合不一样,考试填空非常容易写反,一定要单独区分记忆。还要注意,原函数里面必须写绝对值,因为对数函数真数要求大于零,在 sinx 等于 0 也就是 x 等于 kπ 的位置,被积函数本身没有定义,所以积分区间不能穿过这些间断点。

推导详细步骤

被积函数 积分 1/sinx dx 也就是积分 cscx dx

第一步 分子分母同时乘以 cscx 减 cotx

原式等于积分 cscx (cscx 减 cotx) 除以 (cscx 减 cotx) dx

第二步 展开分子

分子变成 csc 平方 x 减 cscx cotx

第三步 观察微分关系

d (cscx 减 cotx) = 负 cscx cotx dx 加 csc 平方 x dx,正好等于分子部分

也就是分子这一整串刚好就是分母里面这个括号的微分

第四步 凑微分

原式就变成积分 d (cscx 减 cotx) 除以 (cscx 减 cotx)

第五步 套用积分 1/u du 等于 ln 绝对值 u 加 C

得到结果 ln 绝对值 (cscx 减 cotx) 加 C

第六步 三角恒等变换等价化简

cscx 减 cotx 等于 1/sinx 减 cosx/sinx 等于 (1 减 cosx)/sinx,利用半角公式,(1 减 cosx)/sinx 等于 tan 二分之 x

所以结果等价写成 ln 绝对值 tan (x/2) 加 C

两种等价结果对照

表达形式公式特点
形式一ln 绝对值 cscx 减 cotx 加 C教材原版推导结果
形式二ln 绝对值 tan 二分之 x 加 C半角化简后的简洁形式

补充拓展

如果题目是定积分,一定要提前确认积分区间不包含 x 等于 kπ,因为在这些点 sinx 等于 0,1/sinx 趋向无穷,属于无界函数反常积分,反常积分还要额外判断敛散性,不是直接代入牛顿莱布尼茨公式。

另外还有第二种推导方法,使用万能代换 t 等于 tan 二分之 x,把 sinx 转化成 t 的有理函数,变成有理分式积分,同样可以得到相同答案,适合理解万能换元法的同学练习。

【常见问题】

问题 1 sinx 分之一的积分为什么必须加绝对值

回答 1 sinx 分之一的积分结果是对数形式,对数真数必须大于零,所以 sinx 分之一的积分表达式里面要加绝对值,保证真数非负,同时原函数在 x 等于 kπ 处没有定义。

问题 2 sinx 分之一的积分和 secx 积分是不是同一个公式

回答 2 sinx 分之一的积分也就是 cscx 积分,和 secx 积分不是同一个公式,sinx 分之一的积分结果是 ln 绝对值 cscx 减 cotx 加 C,secx 积分是 ln 绝对值 secx 加 tanx 加 C,二者不能混淆。

问题 3 sinx 分之一的积分可以用万能代换求解吗

回答 3 sinx 分之一的积分可以使用万能代换 t 等于 tan 二分之 x,把三角函数转换成有理函数积分,最后计算得到的结果和凑微分法得到的 ln 绝对值 tan 二分之 x 加 C 是一致的。

【免责申明】

本文按照高等数学通用教材标准讲解,默认在实数域求解 sinx 分之一的不定积分,反常积分敛散性复变积分等拓展内容不在本篇完整展开,内容仅作为学习参考。