被积函数为arctanx,积分区间为0到0.5*pi
时间: 2023-06-19 19:07:57 浏览: 183
我们可以使用部分积分法来解决这个问题。首先,我们将被积函数 $f(x)$ 分解为两个函数的乘积:
$$f(x) = \arctan x = 1 \cdot \arctan x$$
然后,我们选择 $u=\arctan x$ 作为第一个函数,$dv=dx$ 作为第二个函数,这样 $du = \frac{1}{1+x^2}dx$,$v=x$,则有:
$$\int_0^{\frac{\pi}{2}} \arctan x dx = \left[ x \arctan x \right]_0^{\frac{\pi}{2}} - \int_0^{\frac{\pi}{2}} \frac{x}{1+x^2} dx$$
对于第一个部分,我们有:
$$\left[ x \arctan x \right]_0^{\frac{\pi}{2}} = \frac{\pi}{2} \cdot \frac{\pi}{4} - 0 = \frac{\pi^2}{8}$$
对于第二个部分,我们可以进行变量代换 $u = 1+x^2$,然后有 $du = 2xdx$,于是有:
$$\int_0^{\frac{\pi}{2}} \frac{x}{1+x^2} dx = \frac{1}{2} \int_1^{1+\frac{\pi^2}{4}} \frac{1}{u} du = \frac{1}{2} \ln|u| \bigg|_1^{1+\frac{\pi^2}{4}} = \frac{1}{2} \ln\left(1+\frac{\pi^2}{4}\right)$$
将两个部分合并起来,我们得到:
$$\int_0^{\frac{\pi}{2}} \arctan x dx = \frac{\pi^2}{8} - \frac{1}{2} \ln\left(1+\frac{\pi^2}{4}\right)$$
因为题目中的积分区间是 $0$ 到 $0.5\pi$,所以我们需要将上面的结果乘以 $2$,即:
$$\int_0^{0.5\pi} \arctan x dx = 2\left(\frac{\pi^2}{8} - \frac{1}{2} \ln\left(1+\frac{\pi^2}{4}\right)\right) \approx 0.8702$$
因此,所求的积分结果约为 $0.8702$。
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