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正切的原函数怎么求

  • 编辑:狄维唯
  • 2025-11-06 07:36:13
  • 来源:网易

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)是一个常见的问题。对于正切函数 $ \tan(x) $,它的原函数并不是非常直观,但通过一些基本的积分技巧和公式,我们可以找到它的积分结果。

一、总结

正切函数 $ \tan(x) $ 的原函数是:

$$

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

$$

其中,$ C $ 是积分常数。这个结果可以通过对 $ \tan(x) $ 进行变形,并利用对数积分的性质来推导得出。

二、详细推导过程

我们知道:

$$

\tan(x) = \frac{\sin(x)}{\cos(x)}

$$

因此:

$$

\int \tan(x) \, dx = \int \frac{\sin(x)}{\cos(x)} \, dx

$$

令 $ u = \cos(x) $,则 $ du = -\sin(x) \, dx $,即 $ -du = \sin(x) \, dx $

代入后得:

$$

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

$$

三、常见函数及其原函数对比表

函数 原函数 说明
$ \tan(x) $ $ -\ln\cos(x) + C $ 需注意定义域为 $ x \neq \frac{\pi}{2} + k\pi $,$ k \in \mathbb{Z} $
$ \sin(x) $ $ -\cos(x) + C $ 基本三角函数积分
$ \cos(x) $ $ \sin(x) + C $ 基本三角函数积分
$ \sec^2(x) $ $ \tan(x) + C $ 与正切函数互为导数关系
$ \csc^2(x) $ $ -\cot(x) + C $ 与余切函数相关

四、注意事项

- 正切函数的积分结果中含有绝对值符号,这是因为在积分过程中涉及对数函数,而对数函数的定义域为正实数。

- 在实际应用中,若已知区间内 $ \cos(x) > 0 $,可以去掉绝对值符号。

- 若使用计算器或数学软件进行计算,通常会自动处理这些细节。

五、结语

正切函数的原函数虽然不直接显眼,但通过适当的代换和积分技巧,可以顺利求出。理解其积分过程有助于更深入地掌握三角函数的积分方法,也为后续学习其他复杂函数的积分打下基础。

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