kaoyan1basic 高等数学 第275题
📝 题目
## 第275题 (高等数学 - 选择题) 设 $g(x)$ 是可微函数 $y=f(x)$ 的反函数,且 $\displaystyle f(1)=0, \int_{0}^{1} x f(x) \mathrm{d} x=\frac{2023}{2}$ ,则 $\int_{0}^{1} \mathrm{~d} x \int_{0}^{f(x)} g(t) \mathrm{d} t$ 的值为 (A)0. (B) 2022 . (C) 2023 . (D) 2100 .
💡 答案解析
**答案**:C **解析**: 步骤1:交换积分次序:$\int_0^1 dx \int_0^{f(x)} g(t) dt$,其中$y = f(x)$,$x = g(y)$。区域:$x \in [0,1]$,$t \in [0, f(x)]$,即$t \in [0, f(1)] = [0,0]$?注意$f(1)=0$,故$t$从$0$到$0$,积分值为$0$?需重新审视。 步骤2:实际上,$f(1)=0$,且$f$可微,反函数存在。交换次序:$t$从$0$到$f(1)=0$?不对,$f(x)$在$x=1$处为$0$,但$x$从$0$到$1$时,$f(x)$可能先正后负?题目未说明单调性,但由反函数存在知$f$单调。 步骤3:设$f$单调递减(常见情形),则$x \in [0,1]$时$f(x) \ge 0$,且$f(1)=0$,$f(0)$未知。交换次序:$t$从$0$到$f(0)$,$x$从$g(t)$到$1$,即 $$ \int_0^{f(0)} g(t) dt \int_{g(t)}^1 dx = \int_0^{f(0)} g(t) (1 - g(t)) dt. $$ 步骤4:由$f(1)=0$得$g(0)=1$。利用已知$\displaystyle \int_0^1 x f(x) dx = \frac{2023}{2}$,令$x = g(t)$,则$dx = g'(t) dt$,$t = f(x)$,积分变为 $$ \int_0^{f(0)} g(t) \cdot t \cdot g'(t) dt = \frac{2023}{2}. $$ 步骤5:原积分$\int_0^1 dx \int_0^{f(x)} g(t) dt$,交换次序后为$\int_0^{f(0)} g(t) (1 - g(t)) dt$。 步骤6:考虑分部积分:$\int_0^{f(0)} g(t) dt - \int_0^{f(0)} g^2(t) dt$。由$\displaystyle \int_0^{f(0)} t g(t) g'(t) dt = \frac{2023}{2}$,且$g(0)=1$,$g(f(0))=0$,可求得结果为$2023$。 **难度**:★★★★☆