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定积分的计算(分部积分法)习题

2024-06-02 09:40| 来源: 网络整理| 查看: 265

前置知识:定积分的计算(分部积分法)

习题1

计算 ∫ 1 3 arctan ⁡ x d x \int_1^{\sqrt 3}\arctan xdx ∫13 ​​arctanxdx

解: \qquad 原式 = x arctan ⁡ x ∣ 1 3 − ∫ 1 3 x d ( arctan ⁡ x ) = arctan ⁡ 3 − arctan ⁡ 1 − ∫ 1 3 x 1 + x 2 d x =x\arctan x\bigg\vert_1^{\sqrt 3}-\int_1^{\sqrt 3}xd(\arctan x)=\arctan \sqrt 3-\arctan 1-\int_1^{\sqrt 3}\dfrac{x}{1+x^2}dx =xarctanx ​13 ​​−∫13 ​​xd(arctanx)=arctan3 ​−arctan1−∫13 ​​1+x2x​dx

π 12 − 1 2 ln ⁡ ( x 2 + 1 ) ∣ 1 3 = π 12 − 1 2 ln ⁡ 2 \qquad\qquad \dfrac{\pi}{12}-\dfrac 12\ln(x^2+1)\bigg\vert_1^{\sqrt 3}=\dfrac{\pi}{12}-\dfrac 12\ln 2 12π​−21​ln(x2+1) ​13 ​​=12π​−21​ln2

习题2

计算 ∫ 1 2 x ln ⁡ x d x \int_1^2x\ln xdx ∫12​xlnxdx

解: \qquad 原式 = 1 2 ∫ 1 2 ln ⁡ x d ( x 2 ) = 1 2 x 2 ln ⁡ x ∣ 1 2 − 1 2 ∫ 1 2 x 2 d ( ln ⁡ x ) =\dfrac 12\int_1^2\ln xd(x^2)=\dfrac 12x^2\ln x\bigg\vert_1^2-\dfrac 12\int_1^2x^2d(\ln x) =21​∫12​lnxd(x2)=21​x2lnx ​12​−21​∫12​x2d(lnx)

= 2 ln ⁡ 2 − 1 2 ∫ 1 2 x 2 ⋅ 1 x d x = 2 ln ⁡ 2 − 1 2 ∫ 1 2 x d x \qquad\qquad =2\ln 2-\dfrac 12\int_1^2x^2\cdot \dfrac 1xdx=2\ln 2-\dfrac 12\int_1^2xdx =2ln2−21​∫12​x2⋅x1​dx=2ln2−21​∫12​xdx

= 2 ln ⁡ 2 − 1 4 x 2 ∣ 1 2 = 2 ln ⁡ 2 − 3 4 \qquad\qquad =2\ln 2-\dfrac 14x^2\bigg\vert_1^2=2\ln 2-\dfrac 34 =2ln2−41​x2 ​12​=2ln2−43​

习题3

设 f ′ ′ ( x ) f''(x) f′′(x)在 [ 0 , 1 ] [0,1] [0,1]上连续,且 f ( 0 ) = 1 , f ( 2 ) = 3 , f ′ ( 2 ) = 5 f(0)=1,f(2)=3,f'(2)=5 f(0)=1,f(2)=3,f′(2)=5,求 ∫ 0 1 x f ′ ′ ( 2 x ) d x \int_0^1xf''(2x)dx ∫01​xf′′(2x)dx

解: \qquad 原式 = 1 2 ∫ 0 1 x d [ f ′ ( 2 x ) ] = 1 2 x f ′ ( 2 x ) ∣ 0 1 − 1 2 ∫ 0 1 d [ f ′ ( 2 x ) ] =\dfrac 12\int_0^1xd[f'(2x)]=\dfrac 12xf'(2x)\bigg\vert_0^1-\dfrac 12\int_0^1d[f'(2x)] =21​∫01​xd[f′(2x)]=21​xf′(2x) ​01​−21​∫01​d[f′(2x)]

= 1 2 f ′ ( 2 ) − 1 4 f ( 2 x ) ∣ 0 1 = 5 2 − 1 2 = 2 \qquad\qquad =\dfrac 12f'(2)-\dfrac 14f(2x)\bigg\vert_0^1=\dfrac 52-\dfrac 12=2 =21​f′(2)−41​f(2x) ​01​=25​−21​=2

总结

只要熟练地掌握分部积分法,这类题目一般都可以很轻松地解决。



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