secx^2-1与x^2


secx^2-1与x^2  

老黄已经成功推导出了众多不定积分公式,成果堪称,足以撰写成一篇深入详尽的论文。这次,他将视线投向了“以e为底的指数函数乘以余弦函数幂的不定积分”递推公式的推导。其最终公式形态,老黄已经摸索并验证,前几篇文章中已经与大家分享过。而这次反向推导它的递推公式,旨在将它与正割余弦相关的公式相联系,尽管结果有些遗憾。

此前,老黄已经顺利推导出了“以e为底的指数函数乘以正弦函数幂的不定积分”递推公式。对于余弦相关的递推公式,老黄的推导过程将会更加得心应手,两者的方法、步骤以及结果都呈现出极高的相似性。

我们深入探究一下:Jn(a,b)=∫e^(ax)(cosbx)^ndx的递推公式。当a和b均等于1时,这个递推公式呈现出特殊的形态。原本,老黄打算用这个公式推导最终的公式形式,但他已经通过正弦相关的公式直接推导出了余弦相关的公式。现在,他更想尝试用它来推导与正割相关的公式。

通过比较正弦和余弦相关的公式,我们可以发现它们的形式非常相似。这两组公式在实际应用中非常有用,比如可以用来解决下面这个不定积分问题:∫e^x((sinx)^4+(cosx)^4)dx。

对于这个问题的解决,至少有三种方法。可以分别应用正弦相关和余弦相关的公式的最终形式,也可以分别使用递推公式。还可以通过变形被积函数,再运用不定积分公式来求解。老黄选择后两种方法来进行演示。

在推导过程中,需要注意一些关键点,例如:I2+J2=e^x+C,以及(sinx)^4+(cosx)^4=1-1/2 (sin2x)^2等。

如果想要推广到与正割或余割相关的公式,就需要推出升幂的递推公式。因为正割余割的正整数幂,其实就是余弦正弦的负整数幂。得到的公式中,分母含有因式(n+1)(n+2),当n=-2或n=-1时,递推无法进行。这就无法将正割或余割相关的不定积分直接转化为余弦或正弦相关的不定积分。这条路上似乎遇到了阻碍。

尽管存在递推公式,我们可以将指数的绝对值递推降到n=-2或n=-1的情况,但对于e^xsecx或e^xcscx,以及e^x(secx)^2或e^x(cscx)^2的不定积分,仍然无法用常规方法直接求解。

类似的,对于∫e^xtandx和∫e^xcotxdx的求解,同样超出了老黄目前的知识范围。老黄暂时将这些不定积分的求解方法留到后面再分享。它们的递推公式是可以推导出来的。

你是否能自己解决这些不定积分问题呢?期待你的解答和探讨!

  secx^2-1与x^2