kaoyan1basic 高等数学 第186题

教材习题

📝 题目

### 第186题 下列用牛顿 一 莱布尼茨公式计算定积分的做法中,错误的做法一共有 (1) $\displaystyle \int_{0}^{\pi} \sqrt{\sin ^{3} x-\sin ^{5} x} \mathrm{~d} x=\int_{0}^{\pi} \sin ^{\frac{3}{2}} x \cos x \mathrm{~d} x=\left.\frac{2}{5} \sin ^{\frac{5}{2}} x\right|_{0} ^{\pi}=0$ . (2) $\displaystyle \int_{-1}^{1} \frac{\mathrm{~d} x}{x}=\left.\ln |x|\right|_{-1} ^{1}=0$ . (3) $\displaystyle \int_{0}^{\pi} \frac{\sec ^{2} x}{2+\tan ^{2} x} \mathrm{~d} x=\left.\frac{1}{\sqrt{2}} \arctan \frac{\tan x}{\sqrt{2}}\right|_{0} ^{\pi}=0$ . (4) $\displaystyle \int_{-1}^{1} \frac{\mathrm{~d}}{\mathrm{~d} x}\left(\arctan \frac{1}{x}\right) \mathrm{d} x=\left.\arctan \frac{1}{x}\right|_{-1} ^{1}=\frac{\pi}{2}$ . (A) 1 个. (B) 2 个. (C) 3 个. (D) 4 个.

💡 答案解析

**答案**:D **解析**: 步骤1:(1)中$\sqrt{\sin^3x-\sin^5x}=\sin^{3/2}x|\cos x|$,在$[0,\pi]$上$\cos x$变号,直接写$\cos x$错误。 步骤2:(2)中$\displaystyle \int_{-1}^1\frac{dx}{x}$在$x=0$处无定义,不是定积分,不能直接用牛顿-莱布尼茨公式。 步骤3:(3)中$\tan x$在$x=\pi/2$处无定义,原函数在$[0,\pi]$上不连续,不能直接代入。 步骤4:(4)中$\displaystyle \arctan\frac{1}{x}$在$x=0$处不连续,原函数在$[-1,1]$上不适用牛顿-莱布尼茨公式。 故4个做法均错误。 **难度**:★★★☆☆

📋 详细解题步骤

步骤 1/4
目标:判断(1)的错误
化简被积函数:√(sin³x - sin⁵x) = √[sin³x(1 - sin²x)] = sin^(3/2)x |cos x|。在[0,π]上,cos x在[0,π/2]非负,在[π/2,π]非正,因此不能直接写成cos x,而应分段处理。直接使用cos x导致错误。
公式:√(sin³x - sin⁵x) = sin^(3/2)x |cos x|
提示:注意被积函数中绝对值符号的处理,当函数在积分区间内变号时,需分段积分。
步骤 2/4
目标:判断(2)的错误
被积函数1/x在x=0处无定义,积分区间[-1,1]包含瑕点x=0,该积分是反常积分,不能直接应用牛顿-莱布尼茨公式。
公式:∫_{-1}^{1} 1/x dx 是反常积分
提示:使用牛顿-莱布尼茨公式前需确保被积函数在积分区间上连续。
步骤 3/4
目标:判断(3)的错误
被积函数sec²x/(2+tan²x)的原函数为(1/√2) arctan(tan x/√2),但tan x在x=π/2处无定义,原函数在[0,π]上不连续(在π/2处为间断点),因此不能直接代入上下限。
公式:∫ sec²x/(2+tan²x) dx = (1/√2) arctan(tan x/√2) + C
提示:牛顿-莱布尼茨公式要求原函数在闭区间上连续。
步骤 4/4
目标:判断(4)的错误
被积函数是d/dx(arctan(1/x)),其原函数为arctan(1/x),但该函数在x=0处不连续(跳跃间断点),因此不能直接应用牛顿-莱布尼茨公式。
公式:∫ d/dx(arctan(1/x)) dx = arctan(1/x) + C
提示:注意原函数在积分区间内是否有间断点。

📷 拍照上传批改

拍照上传批改功能已预留入口,后续接入图片上传、OCR识别与AI批改。