$$$\frac{1}{\sqrt{a^{2} - x^{2}}}$$$$$$x$$$ 的積分

此計算器會求出 $$$\frac{1}{\sqrt{a^{2} - x^{2}}}$$$$$$x$$$ 的不定積分/原函數,並顯示步驟。

相關計算器: 定積分與廣義積分計算器

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您的輸入

$$$\int \frac{1}{\sqrt{a^{2} - x^{2}}}\, dx$$$

解答

$$$x=\sin{\left(u \right)} \left|{a}\right|$$$

$$$dx=\left(\sin{\left(u \right)} \left|{a}\right|\right)^{\prime }du = \cos{\left(u \right)} \left|{a}\right| du$$$(步驟見»)。

此外,由此可得 $$$u=\operatorname{asin}{\left(\frac{x}{\left|{a}\right|} \right)}$$$

被積函數變為

$$$\frac{1}{\sqrt{a^{2} - x^{2}}} = \frac{1}{\sqrt{- a^{2} \sin^{2}{\left( u \right)} + a^{2}}}$$$

使用恆等式 $$$1 - \sin^{2}{\left( u \right)} = \cos^{2}{\left( u \right)}$$$

$$$\frac{1}{\sqrt{- a^{2} \sin^{2}{\left( u \right)} + a^{2}}}=\frac{1}{\sqrt{1 - \sin^{2}{\left( u \right)}} \left|{a}\right|}=\frac{1}{\sqrt{\cos^{2}{\left( u \right)}} \left|{a}\right|}$$$

假設 $$$\cos{\left( u \right)} \ge 0$$$,可得如下:

$$$\frac{1}{\sqrt{\cos^{2}{\left( u \right)}} \left|{a}\right|} = \frac{1}{\cos{\left( u \right)} \left|{a}\right|}$$$

積分變為

$${\color{red}{\int{\frac{1}{\sqrt{a^{2} - x^{2}}} d x}}} = {\color{red}{\int{1 d u}}}$$

配合 $$$c=1$$$,應用常數法則 $$$\int c\, du = c u$$$

$${\color{red}{\int{1 d u}}} = {\color{red}{u}}$$

回顧一下 $$$u=\operatorname{asin}{\left(\frac{x}{\left|{a}\right|} \right)}$$$

$${\color{red}{u}} = {\color{red}{\operatorname{asin}{\left(\frac{x}{\left|{a}\right|} \right)}}}$$

因此,

$$\int{\frac{1}{\sqrt{a^{2} - x^{2}}} d x} = \operatorname{asin}{\left(\frac{x}{\left|{a}\right|} \right)}$$

加上積分常數:

$$\int{\frac{1}{\sqrt{a^{2} - x^{2}}} d x} = \operatorname{asin}{\left(\frac{x}{\left|{a}\right|} \right)}+C$$

答案

$$$\int \frac{1}{\sqrt{a^{2} - x^{2}}}\, dx = \operatorname{asin}{\left(\frac{x}{\left|{a}\right|} \right)} + C$$$A


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