$$$\frac{x}{x^{4} + 1}$$$ 的积分

该计算器将求出$$$\frac{x}{x^{4} + 1}$$$的积分/原函数,并显示步骤。

相关计算器: 定积分与广义积分计算器

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$$$\int \frac{x}{x^{4} + 1}\, dx$$$

解答

$$$u=x^{2}$$$

$$$du=\left(x^{2}\right)^{\prime }dx = 2 x dx$$$ (步骤见»),并有$$$x dx = \frac{du}{2}$$$

该积分可以改写为

$${\color{red}{\int{\frac{x}{x^{4} + 1} d x}}} = {\color{red}{\int{\frac{1}{2 \left(u^{2} + 1\right)} d u}}}$$

$$$c=\frac{1}{2}$$$$$$f{\left(u \right)} = \frac{1}{u^{2} + 1}$$$ 应用常数倍法则 $$$\int c f{\left(u \right)}\, du = c \int f{\left(u \right)}\, du$$$

$${\color{red}{\int{\frac{1}{2 \left(u^{2} + 1\right)} d u}}} = {\color{red}{\left(\frac{\int{\frac{1}{u^{2} + 1} d u}}{2}\right)}}$$

$$$\frac{1}{u^{2} + 1}$$$ 的积分为 $$$\int{\frac{1}{u^{2} + 1} d u} = \operatorname{atan}{\left(u \right)}$$$:

$$\frac{{\color{red}{\int{\frac{1}{u^{2} + 1} d u}}}}{2} = \frac{{\color{red}{\operatorname{atan}{\left(u \right)}}}}{2}$$

回忆一下 $$$u=x^{2}$$$:

$$\frac{\operatorname{atan}{\left({\color{red}{u}} \right)}}{2} = \frac{\operatorname{atan}{\left({\color{red}{x^{2}}} \right)}}{2}$$

因此,

$$\int{\frac{x}{x^{4} + 1} d x} = \frac{\operatorname{atan}{\left(x^{2} \right)}}{2}$$

加上积分常数:

$$\int{\frac{x}{x^{4} + 1} d x} = \frac{\operatorname{atan}{\left(x^{2} \right)}}{2}+C$$

答案

$$$\int \frac{x}{x^{4} + 1}\, dx = \frac{\operatorname{atan}{\left(x^{2} \right)}}{2} + C$$$A