kaoyan1basic 高等数学 第9题

教材习题

📝 题目

### 【强化篇】第9题(选择题) 9.设 $f(x)$ 是以 2 为周期的连续函数, $\int_{0}^{2} f(x) \mathrm{d} x=1, g(x)$ 是过点 $\displaystyle \left(-\frac{1}{2}, 0\right)$ 和 $(0,1)$ 的直线,则 $\int_{0}^{2} \mathscr{J}[g(x)] d \tau=(\quad)$. (A)-2 (B)-1 (C) 1 (D) 2

💡 答案解析

**答案**:C **解析**:步骤1:求直线$g(x)$过点$\displaystyle (-\frac12,0)$和$(0,1)$,斜率$\displaystyle k=\frac{1-0}{0-(-\frac12)}=2$,方程为$g(x)=2x+1$。 步骤2:题目中$\int_0^2 \mathscr{J}[g(x)] d\tau$符号有误,应为$\int_0^2 f[g(x)] dx$?但原题写$\mathscr{J}[g(x)]$,可能为$f(g(x))$。按常规理解,$f$周期为2,$\int_0^2 f(x)dx=1$。 步骤3:计算$\int_0^2 f(2x+1)dx$,令$u=2x+1$,则$\displaystyle dx=\frac12 du$,当$x=0$时$u=1$,$x=2$时$u=5$。 步骤4:$\displaystyle \int_0^2 f(2x+1)dx = \frac12\int_1^5 f(u)du$。由于$f$周期为2,$\int_1^5 f(u)du = \int_1^3 f(u)du + \int_3^5 f(u)du = 2\int_0^2 f(u)du = 2\cdot1=2$(因为周期函数在长度2的区间上积分相等)。 步骤5:故原积分$\displaystyle =\frac12\cdot2=1$。 **难度**:★★★☆☆

📋 详细解题步骤

步骤 1/5
目标:求直线g(x)的方程
已知直线过点(-1/2,0)和(0,1),斜率k=(1-0)/(0-(-1/2))=2,方程为g(x)=2x+1。
公式:k = (y2-y1)/(x2-x1)
提示:注意两点式求直线方程。
步骤 2/5
目标:理解题目中的积分表达式
原题中∫₀² 𝒥[g(x)] dτ 符号可能有误,根据上下文应为∫₀² f(g(x)) dx,其中f是以2为周期的连续函数,且∫₀² f(x)dx=1。
提示:注意题目符号的规范性,通常𝒥表示函数f。
步骤 3/5
目标:进行变量代换
计算∫₀² f(2x+1)dx,令u=2x+1,则dx=1/2 du,当x=0时u=1,x=2时u=5,积分变为1/2 ∫₁⁵ f(u)du。
公式:u = 2x+1, du = 2dx, dx = du/2
提示:代换后注意积分限的变化。
步骤 4/5
目标:利用周期性化简积分
由于f周期为2,∫₁⁵ f(u)du = ∫₁³ f(u)du + ∫₃⁵ f(u)du = 2∫₀² f(u)du = 2×1=2。
公式:周期函数在长度等于周期的区间上积分相等
提示:将区间[1,5]拆分为两个长度为2的区间,并利用周期性平移。
步骤 5/5
目标:得出最终结果
原积分 = 1/2 × 2 = 1。
提示:最终结果为1,对应选项C。

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