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问题1785: 有理函数积分计算

高等数学 · 已解决
提问于9月5日 · 阅读 358

解答

解:

\[
I = \int \frac{1}{(2x + 1)(x^2 + x + 1)} \, dx
\]


一、部分分式分解

设:
\[
\frac{1}{(2x + 1)(x^2 + x + 1)} = \frac{A}{2x + 1} + \frac{Bx + C}{x^2 + x + 1}
\]
通分后比较系数,解得:
\[
A = \frac{4}{3}, \quad B = -\frac{2}{3}, \quad C = -\frac{1}{3}
\]
即:
\[
\frac{1}{(2x + 1)(x^2 + x + 1)} = \frac{4}{3(2x + 1)} - \frac{2x + 1}{3(x^2 + x + 1)}
\]


二、积分化简

\[
I = \frac{1}{3} \int \frac{4}{2x + 1} \, dx - \frac{1}{3} \int \frac{2x + 1}{x^2 + x + 1} \, dx
\]


三、计算积分

  1. \(\int \frac{4}{2x + 1} \, dx = 2 \ln|2x + 1|\)
  2. \(\int \frac{2x + 1}{x^2 + x + 1} \, dx = \ln(x^2 + x + 1)\)(∵分子为分母的导数)

四、最终结果

\[
I = \frac{2}{3} \ln|2x + 1| - \frac{1}{3} \ln(x^2 + x + 1) + C
\]

或合并为:
\[
\boxed{\frac{1}{3} \ln \left| \frac{(2x+1)^2}{x^2 + x + 1} \right| + C}
\]


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最后修改于9月5日

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