\( \sin^2(x) \cos^3(x) \) 的积分

使用三角恒等式与换元法的分步推导、公式与参考资料

推导与计算

求积分:

\[ \int \sin^2(x) \cos^3(x) \, dx \]

通过分离出一个余弦因子来改写积分:

\[ = \int \sin^2(x) \cos^2(x) \cos x \, dx \]

使用三角恒等式 \( \cos^2 x = 1 - \sin^2 x \) 并代入:

\[ = \int \sin^2(x) (1 - \sin^2(x)) \cos x \, dx \]

展开被积函数:

\[ = \int (\sin^2(x) - \sin^4(x)) \cos x \, dx \]

使用换元积分法:令 \( u = \sin x \),从而得到 \( du = \cos x \, dx \)。代入后得:

\[ = \int (u^2 - u^4) \, du \]

使用常用积分公式 \( \int u^n \, du = \dfrac{1}{n+1} u^{n+1} + c \) 计算积分:

\[ \dfrac{1}{3} u^3 - \dfrac{1}{5} u^5 + c \]

其中 \( c \) 为积分常数。

代回 \( u = \sin x \) 得到最终答案:

\( \sin^2(x)\cos^3(x) \) 的积分公式: \[ \int \sin^2(x) \cos^3(x) \, dx = \dfrac{1}{3} \sin^3 x - \dfrac{1}{5} \sin^5 x + c \]

更多参考资料与链接

  1. 积分公式表
  2. University Calculus - Early Transcendentals - Joel Hass, Maurice D. Weir, George B. Thomas, Jr., Christopher Heil - ISBN-13: 978-0134995540
  3. Calculus - Gilbert Strang - MIT - ISBN-13: 978-0961408824
  4. Calculus - Early Transcendentals - James Stewart - ISBN-13: 978-0-495-01166-8