在数学中,求解一个函数的原函数(即不定积分)是一项基础而重要的技能。本文将探讨函数 \( \sin^2x \) 的原函数,并通过推导过程展示其计算方法。
首先,我们回顾一下三角函数的基本公式。根据三角恒等式,我们可以将 \( \sin^2x \) 表达为:
\[
\sin^2x = \frac{1 - \cos(2x)}{2}
\]
接下来,我们将此表达式代入积分中,求解其不定积分:
\[
\int \sin^2x \, dx = \int \frac{1 - \cos(2x)}{2} \, dx
\]
将积分拆分为两部分:
\[
\int \sin^2x \, dx = \frac{1}{2} \int 1 \, dx - \frac{1}{2} \int \cos(2x) \, dx
\]
第一部分积分非常简单:
\[
\frac{1}{2} \int 1 \, dx = \frac{x}{2}
\]
第二部分积分需要应用换元法。设 \( u = 2x \),则 \( du = 2dx \),因此 \( dx = \frac{du}{2} \)。代入后得到:
\[
-\frac{1}{2} \int \cos(2x) \, dx = -\frac{1}{4} \int \cos(u) \, du
\]
我们知道 \( \cos(u) \) 的积分是 \( \sin(u) \),所以:
\[
-\frac{1}{4} \int \cos(u) \, du = -\frac{1}{4} \sin(u) = -\frac{1}{4} \sin(2x)
\]
将两部分结果合并,最终得到:
\[
\int \sin^2x \, dx = \frac{x}{2} - \frac{\sin(2x)}{4} + C
\]
其中 \( C \) 是积分常数。
总结来说,函数 \( \sin^2x \) 的原函数为:
\[
F(x) = \frac{x}{2} - \frac{\sin(2x)}{4} + C
\]
这一结果不仅展示了积分技巧的应用,也体现了三角恒等式的重要性。希望本文能帮助读者更好地理解此类问题的解决方法。