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正切的原函数怎么求

2025-11-11 03:46:08

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正切的原函数怎么求,跪求好心人,帮我度过难关!

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2025-11-11 03:46:08

正切的原函数怎么求】在微积分中,求一个函数的原函数(即不定积分)是一个基本且重要的问题。对于三角函数中的“正切”函数,其原函数的求解方法虽然看似简单,但需要一定的技巧和理解。本文将从原理出发,结合实例,总结正切函数的原函数求法,并以表格形式清晰展示结果。

一、正切函数的原函数原理

正切函数 $ \tan x $ 的导数是 $ \sec^2 x $,但当我们需要求它的原函数时,即计算:

$$

\int \tan x \, dx

$$

这个积分可以通过一些代数变换或利用已知的积分公式来完成。

我们可以通过以下步骤进行推导:

1. 将 $ \tan x $ 写成 $ \frac{\sin x}{\cos x} $;

2. 设 $ u = \cos x $,则 $ du = -\sin x \, dx $;

3. 代入后得到:

$$

\int \tan x \, dx = \int \frac{\sin x}{\cos x} dx = -\int \frac{1}{u} du = -\ln u + C = -\ln \cos x + C

$$

因此,正切函数的原函数为:

$$

\int \tan x \, dx = -\ln \cos x + C

$$

也可以写成:

$$

\int \tan x \, dx = \ln \sec x + C

$$

因为 $ \sec x = \frac{1}{\cos x} $,所以 $ \ln \sec x = -\ln \cos x $。

二、常见正切函数的原函数总结表

函数表达式 原函数(不定积分) 说明
$ \tan x $ $ -\ln \cos x + C $ 常用形式,适用于所有x值
$ \tan x $ $ \ln \sec x + C $ 等价于上式
$ a \tan x $ $ -a \ln \cos x + C $ 系数可提出
$ \tan(kx) $ $ -\frac{1}{k} \ln \cos(kx) + C $ 需注意变量替换
$ \tan^2 x $ $ \tan x - x + C $ 利用恒等式 $ \tan^2 x = \sec^2 x - 1 $

三、注意事项

- 正切函数在定义域上有间断点(如 $ x = \frac{\pi}{2} + k\pi $),积分时需注意区间选择;

- 若涉及定积分,应确保积分区间内函数连续;

- 实际应用中,常通过换元法或三角恒等式简化积分过程。

四、总结

正切函数的原函数是微积分中的基础内容之一,掌握其求法有助于解决更复杂的积分问题。通过代数变换和基本积分规则,可以轻松得出其原函数。在实际操作中,建议结合具体题目灵活运用,避免机械记忆。

如果你对其他三角函数的原函数也感兴趣,欢迎继续探索!

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