kaoyan1basic 高等数学 第205题

教材习题

📝 题目

### 第205题 曲线 $\displaystyle y=\cos x\left(x \in\left[0, \frac{\pi}{2}\right]\right)$ 与 $x$ 轴,$y$ 轴所围面积被曲线 $y=a \sin x$ 等分,则 $a=$ (A)$\displaystyle \frac{2}{5}$ . (B)$\displaystyle \frac{3}{5}$ . (C)$\displaystyle \frac{3}{4}$ . (D)$\displaystyle \frac{1}{2}$ .

💡 答案解析

**答案**:D **解析**: 步骤1:曲线 $y=\cos x$ 与坐标轴围成面积 $S=\int_{0}^{\pi/2}\cos x dx = 1$。 步骤2:设 $y=a\sin x$ 与 $y=\cos x$ 交点为 $x_0$,满足 $a\sin x_0 = \cos x_0$,即 $\tan x_0 = 1/a$。 步骤3:上半部分面积 $S_1 = \int_{0}^{x_0}(\cos x - a\sin x)dx = \sin x_0 + a\cos x_0 - a$。 步骤4:由 $\displaystyle S_1 = \frac{1}{2}$,代入 $\displaystyle \sin x_0 = \frac{1}{\sqrt{1+a^2}}$,$\displaystyle \cos x_0 = \frac{a}{\sqrt{1+a^2}}$,得 $\displaystyle \frac{1}{\sqrt{1+a^2}} + \frac{a^2}{\sqrt{1+a^2}} - a = \frac{1}{2}$,即 $\displaystyle \sqrt{1+a^2} - a = \frac{1}{2}$,解得 $\displaystyle a = \frac{3}{4}$。 **难度**:★★★☆☆

📋 详细解题步骤

步骤 1/4
目标:计算曲线 y=cos x 与坐标轴围成的面积 S
曲线 y=cos x 在区间 [0, π/2] 上与 x 轴、y 轴围成的面积为 S = ∫_{0}^{π/2} cos x dx = sin x |_{0}^{π/2} = 1。
公式:S = ∫_{0}^{π/2} cos x dx = 1
提示:直接积分即可,注意上下限。
步骤 2/4
目标:求曲线 y=a sin x 与 y=cos x 的交点横坐标 x0
令 a sin x0 = cos x0,得 tan x0 = 1/a,故 x0 = arctan(1/a)。
公式:tan x0 = 1/a
提示:交点满足两函数值相等。
步骤 3/4
目标:计算上半部分面积 S1
上半部分面积 S1 = ∫_{0}^{x0} (cos x - a sin x) dx = [sin x + a cos x]_{0}^{x0} = sin x0 + a cos x0 - a。
公式:S1 = sin x0 + a cos x0 - a
提示:注意积分上下限和原函数。
步骤 4/4
目标:利用面积等分条件建立方程并求解 a
由题意,S1 = S/2 = 1/2。利用 sin x0 = 1/√(1+a^2),cos x0 = a/√(1+a^2),代入得 1/√(1+a^2) + a^2/√(1+a^2) - a = 1/2,即 √(1+a^2) - a = 1/2。解方程:√(1+a^2) = a + 1/2,平方得 1+a^2 = a^2 + a + 1/4,解得 a = 3/4。
公式:√(1+a^2) - a = 1/2 ⇒ a = 3/4
提示:注意平方后检验根的有效性。

📷 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。