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令f(r)=∫(0,2π) ln(r^2-2rcosθ+1)dθ
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再令u=θ-π,则θ=u+π,dθ=du
则f(r)=∫(-π,π) ln(r^2+2rcosu+1)du
=2∫(0,π) ln(r^2+2rcosu+1)du
df/dr=(d/dr)*2∫(0,π) ln(r^2+2rcosu+1)du
=2∫(0,π) d[ln(r^2+2rcosu+1)/dx]du
=4∫(0,π) (r+cosu)/(r^2+2rcosu+1)du
令t=tan(u/2),在u=2arctant,du=2/(1+t^2)dt,cosu=(1-t^2)/(1+t^2)
df/dr=4*∫(0,+∞) [r+(1-t^2)/(1+t^2)]/[r^2+2r(1-t^2)/(1+t^2)+1]*2/(1+t^2)dt
=8*∫(0,+∞) [(1+t^2)r+1-t^2]/[(1+t^2)r^2+2r-2rt^2+1+t^2](1+t^2)dt
=8*∫(0,+∞) [(r-1)t^2+r+1]/[(r-1)^2*t^2+(r+1)^2](1+t^2)dt
=(4/r)*∫(0,+∞) {(r^2-1)/[(r-1)^2*t^2+(r+1)^2]+1/(t^2+1)}dt
=(4/r)*[(r+1)/(r-1)]*∫(0,+∞) 1/{t^2+[(r+1)/(r-1)]^2}dt+(4/r)*arctant|(0,+∞)
=(4/r)*arctan[(r-1)t/(r+1)]|(0,+∞)+(4/r)*(π/2)
(1)当r=-1或r=1时,df/dr=(4/r)*(π/2)+(4/r)*(π/2)=4π/r
f(r)=4πln|r|+C,其中C是任意常数
因为f(1)=2*∫(0,π) ln(1+cosu)du=-2πln2
所以C=-2πln2
即f(r)=2π*[ln(r^2)-ln2]
(2)当-1r1时,df/dr=(4/r)*(-π/2)+(4/r)*(π/2)=0
f(r)=C,其中C是任意常数
因为f(0)=∫(0,2π) ln1dθ=0,所以C=0
即f(r)=0
三角函数积分分为定积分和不定积分。
定积分:积分是微积分学与数学分析里的一个核心概念。通常分为定积分和不定积分两种。直观地说,对于一个给定的实函数f(x),在区间[a,b]上的定积分的公式为:f(x)(ab)dx=f(x)(ac)(cb)。
不定积分:设是函数f(x)的一个原函数,我们把函数f(x)的所有原函数F(x)+C(C为任意常数)叫做函数f(x)的不定积分,记作,即∫f(x)dx=F(x)+C.其中∫叫做积分号,f(x)叫做被积函数,x叫做积分变量,f(x)dx叫做被积式,C叫做积分常数,公式为:f(x)dx+c1=f(x)dx+c2。
三角函数积分公式如下:
sin(α+β+γ)=sinα·cosβ·cosγ+cosα·sinβ·cosγ+cosα·cosβ·sinγ-sinα·sinβ·sinγ。
cos(α+β+γ)=cosα·cosβ·cosγ-cosα·sinβ·sinγ-sinα·cosβ·sinγ-sinα·sinβ·cosγ。
tan(α+β+γ)=(tanα+tanβ+tanγ-tanα·tanβ·tanγ)÷(1-tanα·tanβ-tanβ·tanγ-tanγ·tanα)。
不定积分:
是函数f(x)的一个原函数,我们把函数f(x)的所有原函数F(x)+C(C为任意常数)叫做函数f(x)的不定积分,记作,即∫f(x)dx=F(x)+C.其中∫叫做积分号,f(x)叫做被积函数,x叫做积分变量,f(x)dx叫做被积式,C叫做积分常数,求已知函数不定积分的过程叫做对这个函数进行积分。
注:∫f(x)dx+c1=∫f(x)dx+c2,不能推出c1=c2。
三角函数定积分公式是∫sinxdx=-cosx+C等等,积分是微分的逆运算,即知道了函数的导函数,反求原函数,在应用上,积分作用不仅如此,它被大量应用于求和,通俗的说是求曲边三角形的面积。
三角函数是基本初等函数之一,是以角度(数学上最常用弧度制)为自变量,角度对应任意角终边与单位圆交点坐标或其比值为因变量的函数。