kaoyan1basic 高等数学 第63题

教材习题

📝 题目

### 第63题 设 $f(x)$ 是定义于 $x \geqslant 1$ 的正值连续函数,则 $$ F(x)=\int_{1}^{x}\left[\left(\frac{2}{x}+\ln x\right)-\left(\frac{2}{t}+\ln t\right)\right] f(t) \mathrm{d} t(x \geqslant 1) $$ 的极小值点是 $x=$ $\_\_\_\_$ . 答题 区 □

💡 答案解析

**答案**:$1$ **解析**: 步骤1:将$F(x)$改写为$\displaystyle F(x)=\left(\frac{2}{x}+\ln x\right)\int_1^x f(t)dt - \int_1^x \left(\frac{2}{t}+\ln t\right)f(t)dt$。 步骤2:求导得$\displaystyle F'(x)=\left(-\frac{2}{x^2}+\frac{1}{x}\right)\int_1^x f(t)dt + \left(\frac{2}{x}+\ln x\right)f(x) - \left(\frac{2}{x}+\ln x\right)f(x) = \left(-\frac{2}{x^2}+\frac{1}{x}\right)\int_1^x f(t)dt$。 步骤3:令$F'(x)=0$,因$f(t)>0$,$\int_1^x f(t)dt>0$($x>1$),故$\displaystyle -\frac{2}{x^2}+\frac{1}{x}=0$,解得$x=2$。 步骤4:当$x<2$时$F'(x)<0$,$x>2$时$F'(x)>0$,故$x=2$为极小值点。 **难度**:★★☆☆☆

📋 详细解题步骤

步骤 1/4
目标:改写F(x)为便于求导的形式
将F(x)改写为F(x) = (2/x + ln x) ∫_1^x f(t) dt - ∫_1^x (2/t + ln t) f(t) dt。
公式:F(x) = (2/x + ln x) ∫_1^x f(t) dt - ∫_1^x (2/t + ln t) f(t) dt
提示:注意积分变量为t,x视为常数。
步骤 2/4
目标:对F(x)求导
利用乘积法则和积分上限求导法则,得F'(x) = (-2/x^2 + 1/x) ∫_1^x f(t) dt + (2/x + ln x) f(x) - (2/x + ln x) f(x) = (-2/x^2 + 1/x) ∫_1^x f(t) dt。
公式:F'(x) = (-2/x^2 + 1/x) ∫_1^x f(t) dt
提示:注意中间两项抵消。
步骤 3/4
目标:求驻点
令F'(x)=0,由于f(t)>0,当x>1时∫_1^x f(t) dt > 0,故只需-2/x^2 + 1/x = 0,解得x=2。
公式:-2/x^2 + 1/x = 0 ⇒ x=2
提示:x=1时积分为0,但x=1是边界,不考虑。
步骤 4/4
目标:判断极值点
当12时,-2/x^2+1/x>0,故F'(x)>0。因此x=2为极小值点。
提示:利用一阶导数符号判断。

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