第五章 定积分(2)

2019-06-05 10:25

可见。x??1时是极小值,x?0时是极大值。 例2:已知F(x)=

?x20xsin(t2)dt, 求

dF dx 解:(分析:利用变上限定积分的性质,注意到t是积分变量,所以当对t积分时,应该将x看

成不变的,看作是一常数,于是便可提到积分号外面;而在求导时,x是变量。)

x2dx2d22F?(x)?xsin(t)dt?[x?sin(t)dt]??00dxdx

??sin(t2)dt?x?sin(x2)2?2x0x2

??sin(t2)dt?2x2?sinx40x2

?例3.求定积分

?20sinxdx 23?sinx? 解:原式=?

?2?20dcosx?12?cosx?21??ln?ln3 2??4?cosx?42?cosx?04dx?例4.求定积分

?2?x2x?12

方法一:令?=sect dx?sect?tant?dt

当x??2时,t?3?43?2?;当x??2时,t?433?4

3?sect?tant23324??dt??costdt??sint??(?)?? 原式=? 2?2?22222?sect?tant2?333方法二:作倒代换

112x?,当x??2时,t??;当x??2时,t??t222221????2dt222tdt1d(1?t2)t 原式???????221211?t111?t?31?t2???222t??1?t

?ln2?2?221?2???2332?(?)??2222 例5.求定积分

?01?e2xdx

方法一:令e?sint,

xx?lnsint.则有dx?costdt sint1?e2x?1?(sint)2?cost; 当x?0时,t??6?22;当x??ln2时,t???6

?62?2 于是:原式 =

2costcostsint?11costdt?dt?dt?(sint?)dt????sintsintsint??sint??2266

??cost?lncsct?cott? 方法二:令1?e2x?t,则x???2?63?ln(2?3)21?tln(1?t2),dx?dt。 221?t当x=0时,t=o; 当x=-ln2时,t=

3. 2332 于是:原式=

?0?t21311?t22dt?(1?)dt??[ln]0 ?0221?t1?t21?t23 =

3?ln(2?3) 2? 例6.求定积分

?01?sinxdx

解:首先要设法去掉根号,将被积函数化为有理式

由于1?sinx?sin2xxxxxx?cos2?sincos?(sin?cos)2 222222 =sinxx?cos 22xx?cos?sin?22 =?xx?sin?cos2?2?x?[0,]2 x?[,?]2?? 于是:原式=

?20xxxx(cos?sin)dx???(sin?cos)dx ?22222???2xx2xx?2(?cos?sin) =2(sin?cos)02222

=2(2?1)?2(?1?2)?4(2?1)

1 例7.求定积分x(1?x2)arctanxdx

?011112222(1?x).arctanxd(1?x)?o0arctanxd(1?x) ??241?112212 =(1?x).arctanx0??0(1?x)dx??

443原式=

?1?1?x 例8.求定积分?f(x?1)dx,其中f(x)??10??1?ex2x?0

x?01???1?(x?1)解:方法一:因为f(x?1)??1???1?ex?1(x?1)?0

(x?1)?0?1? 即f(x?1)??x1??1?ex?1

于是

x?1

x?1?20f(x?1)dx??1011e1?x2111?x?dx?ln2?dx?ln2?[ln(e?1)] 101?xx?1??0x1?ee?1 =ln(e?1) 方法二:令t=x-1,则

?20f(x?1)dx??1?1f(t)dt??0?1tt11101?e?edt??odt?ln2???1dt tt1?t1?e1?e ?ln2??0?1et(1?)dt?ln2?1?[ln(1?et)]02?lne(?1)?1?lne(?1) ?1?ln2?1?[lnt1?e 比较两种方法,一般来说这类题目方法二比较方便。

例9:设函数f(x)是连续函数,证明 (1)若f(x)是奇函数,则 (2)若f(x)是偶函数,则

??x0x0f(t)dt是偶函数; f(t)dt是奇函数;

证明:(1)由条件f(-x)=- f(x), 令F(X)= 则F(-x)=

?x0f(t)dt

??x0f(t)dt 对此积分做变换令t=-u, dt=-du

xx[?f(?u)]du=?0f(u)du?F(x) f(?u)(?du)=?0 从而F(-x)=

?x1x0 得证。 同理可证(2)。

例10:设f(x)=

?lnt1dt, 求f(x)+f() 1?tx111lnt 解: 由题设f()=?1xdt。 对该积分做变换令t?

xu1?t11xu(?1)du?xlnu?xlntdt 于是f()=?1?1u2?u?1t2?t1xu21?()uln 从而f(x)+ f()=

1x?xx1lnt??lntx(t?1)lnt?dt?dt 12???1?tt?(1?t)t?t?? =

lnt1dt?(lnx)2 ?t21

例11:若函数f(x)在闭区间〔0、1〕上连续,证明: (1) (2)

??20f(sinx)dx=

???0?20f(cosx)dx

??xf(sinx)dx?2?f(sinx)dx

0 证明:(1)令 x=

?2?t, 则

??20f(sinx)dx=

?20??02???2f?sin(?t)?.(?dt)??0f(cost)dt

2??? =

?0?f(cosx)dx

(2)令x=??t

?0xf(sinx)dx???(??t)f?sin?(?t)?(?dt)

=

??0(??t)f(sint)dt

?0 =??f(sint)dt???0tf(sint)dt

=? 移项,得: 2 既

例12:若f(x)???0f(sinx)dx???0xf(sinx)dx

??0xf(sinx)dx???0f(sinx)dx

??0f(sinx)dx??2??0f(sinx)dx

1211?1?xf(x)dx,计算0f(x)dx, 02??1?x 解:注意:定积分 故令

10?10f(x)dx,是一个确定的数。

1?k1?x2 2?1?x11?k1?x2)dx 对上式两边关于x求定积分得,k=?0(21?xf(x)dx=k, 则f(x)=

11122arctanx?k?0costdsint ?k1?x)dx 而积分?0(=201?x?????????22 =?k?cost.sint0??0sint?(?sint)dt?=?k?0???(1?k)

44?4?????4?? 故有k=(1?k) 得k=

44??1? 即?f(x)dx=.

04????

1'12''2,f(2)?0, ?0f(x)dx?1, 求?0xf(2x)dx 2112''112'12'' 解:?0xf(2x)dx=?0xf(2x)d(2x)=?0xdf(2x)

2212'11'1' =xf(2x)0??0xf(2x)dx???0xf(2x)dx

211'111111 =-?0xf(2x)d(2x)???0xdf(2x)??xf(2x)0??0f(2x)dx

2222112111 =-f(2)??0f(t)dt?????1?0

24224 例13: 设f(2)?

例14:计算反常积分

???1xlnxdx 22(1?x) 解:

???1??1??1xlnxlnx2?lnxddxdx== ?12(1?x2)22?11?x2(1?x2)2


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