微积分学示例

$\int \frac{16}{x^{2} + 2 x + 1} d x$

解题步骤 1

使用完全平方法则进行因式分解。

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解题步骤 1.1

将 $1$ 重写为 $1^{2}$ 。

$\int \frac{16}{x^{2} + 2 x + 1^{2}} d x$

解题步骤 1.2

请检查中间项是否为第一项被平方数和第三项被平方数的乘积的两倍。

$2 x = 2 \cdot x \cdot 1$

解题步骤 1.3

重写多项式。

$\int \frac{16}{x^{2} + 2 \cdot x \cdot 1 + 1^{2}} d x$

解题步骤 1.4

使用完全平方三项式法则对 $a^{2} + 2 a b + b^{2} = {(a + b)}^{2}$ 进行因式分解，其中 $a = x$ 和 $b = 1$ 。

$\int \frac{16}{{(x + 1)}^{2}} d x$

解题步骤 2

使 $u = x + 1$ 。然后使 $d u = d x$ 。使用 $u$ 和 $d$ $u$ 进行重写。

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解题步骤 2.1

设 $u = x + 1$ 。求 $\frac{d u}{d x}$ 。

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解题步骤 2.1.1

对 $x + 1$ 求导。

$\frac{d}{d x} [x + 1]$

解题步骤 2.1.2

根据加法法则， $x + 1$ 对 $x$ 的导数是 $\frac{d}{d x} [x] + \frac{d}{d x} [1]$ 。

$\frac{d}{d x} [x] + \frac{d}{d x} [1]$

解题步骤 2.1.3

使用幂法则求微分，根据该法则， $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ 等于 $n x^{n - 1}$ ，其中 $n = 1$ 。

$1 + \frac{d}{d x} [1]$

解题步骤 2.1.4

因为 $1$ 对于 $x$ 是常数，所以 $1$ 对 $x$ 的导数为 $0$ 。

$1 + 0$

解题步骤 2.1.5

将 $1$ 和 $0$ 相加。

$1$

解题步骤 2.2

使用 $u$ 和 $d u$ 重写该问题。

$\int \frac{16}{u^{2}} d u$

解题步骤 3

由于 $16$ 对于 $u$ 是常数，所以将 $16$ 移到积分外。

$16 \int \frac{1}{u^{2}} d u$

解题步骤 4

应用指数的基本规则。

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解题步骤 4.1

通过将 $u^{2}$ 乘以 $- 1$ 次幂来将其移出分母。

$16 \int {(u^{2})}^{- 1} d u$

解题步骤 4.2

将 ${(u^{2})}^{- 1}$ 中的指数相乘。

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解题步骤 4.2.1

运用幂法则并将指数相乘， ${(a^{m})}^{n} = a^{m n}$ 。

$16 \int u^{2 \cdot - 1} d u$

解题步骤 4.2.2

将 $2$ 乘以 $- 1$ 。

$16 \int u^{- 2} d u$

解题步骤 5

根据幂法则， $u^{- 2}$ 对 $u$ 的积分是 $- u^{- 1}$ 。

$16 (- u^{- 1} + C)$

解题步骤 6

化简。

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解题步骤 6.1

将 $16 (- u^{- 1} + C)$ 重写为 $16 (- \frac{1}{u}) + C$ 。

$16 (- \frac{1}{u}) + C$

解题步骤 6.2

化简。

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解题步骤 6.2.1

将 $- 1$ 乘以 $16$ 。

$- 16 \frac{1}{u} + C$

解题步骤 6.2.2

组合 $- 16$ 和 $\frac{1}{u}$ 。

$\frac{- 16}{u} + C$

解题步骤 6.2.3

将负号移到分数的前面。

$- \frac{16}{u} + C$

解题步骤 7

使用 $x + 1$ 替换所有出现的 $u$ 。

$- \frac{16}{x + 1} + C$

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