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关于求解定积分$I=\int_0^1 \ln\left(\frac{1-\sqrt{1-x^2}}{1+\sqrt{1-x^2}}\right)\arccos(x)\,dx$的技术问询

求解定积分$I=\int_0^1 \ln\left(\frac{1-\sqrt{1-x2}}{1+\sqrt{1-x2}}\right)\arccos(x),dx$的技术问询

我最近在尝试求解这个定积分,先做了变量代换,步骤如下:

首先进行变量替换:令$\arccos(x)=t$,则$-\sin(t)dt=dx$。当$x=0$时,$t=\frac{\pi}{2}$;当$x=1$时,$t=0$,交换积分上下限后原积分转化为:

$$I=\int_0^{\frac{\pi}{2}} \ln\left(\frac{1-\sqrt{1-\cos2t}}{1+\sqrt{1-\cos2t}}\right)t\sin(t),dt$$

因为$t\in[0,\frac{\pi}{2}]$,$\sin t$非负,所以$\sqrt{1-\cos^2t}=\sin t$,进一步简化积分得到:

$$\int_0^{\frac{\pi}{2}} \ln\left(\frac{1-\sin(t)}{1+\sin(t)}\right)t\sin(t),dt$$

我试着用三角恒等式化简对数里的分式:

$$\frac{1-\sin(t)}{1+\sin(t)}=\left(\frac{\cos\left(\frac{t}{2}\right)-\sin\left(\frac{t}{2}\right)}{\cos\left(\frac{t}{2}\right)+\sin\left(\frac{t}{2}\right)}\right)^2$$

但这个变形之后,积分反而变得更棘手了,我暂时找不到合适的恒等式或者积分技巧来继续推进。有没有大佬能给点思路或者方法?

备注:内容来源于stack exchange,提问作者Amrut Ayan

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最近更新时间:2026.04.16 02:48:10