kaoyan2advanced 高等数学 第81题

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📝 题目

### 第81题

设定义在 $(-\infty,+\infty)$ 上的连续函数 $f(x)$ 的图形关于 $x=0$ 与 $x=1$ 均对称,则下列命题中,正确命题为 (1)若 $\int_{0}^{1} f(x) \mathrm{d} x=0$ ,则 $\int_{0}^{x} f(t) \mathrm{d} t$ 为周期函数. (2)若 $\int_{0}^{2} f(x) \mathrm{d} x=0$ ,则 $\int_{0}^{x} f(t) \mathrm{d} t$ 为周期函数. (3) $\int_{0}^{x} f(t) \mathrm{d} t-x \int_{0}^{2} f(t) \mathrm{d} t$ 为周期函数. (4) $\displaystyle \int_{0}^{x} f(t) \mathrm{d} t-\frac{x}{2} \int_{0}^{2} f(t) \mathrm{d} t$ 为周期函数. (A)(2)(3). (B)(2)(4). (C)(1)(2)(3). (D)(1)(2)(4).

💡 答案解析

**答案**:D **解析**:步骤1:由$f(x)$关于$x=0$和$x=1$对称,得$f(-x)=f(x)$,$f(1+x)=f(1-x)$,可推出$f(x+2)=f(x)$,即$f(x)$以2为周期。步骤2:令$F(x)=\int_0^x f(t)dt$,则$F(x+2)-F(x)=\int_x^{x+2}f(t)dt$,由周期性知该积分为常数。步骤3:若$\int_0^1 f(x)dx=0$,则$\int_0^2 f(x)dx=2\int_0^1 f(x)dx=0$,故$F(x+2)-F(x)=0$,$F(x)$周期,命题(1)正确。步骤4:若$\int_0^2 f(x)dx=0$,同理$F(x)$周期,命题(2)正确。步骤5:考虑$\displaystyle G(x)=F(x)-\frac{x}{2}\int_0^2 f(t)dt$,则$G(x+2)-G(x)=\int_x^{x+2}f(t)dt-\int_0^2 f(t)dt=0$,故$G(x)$周期,命题(4)正确,而(3)中系数为$x$时周期不成立。综上,(1)(2)(4)正确。 **难度**:★★★☆☆

📋 详细解题步骤

步骤 1/6
目标:步骤1:分析对称性,推导周期性
由$f(x)$关于$x=0$对称,得$f(-x)=f(x)$;关于$x=1$对称,得$f(1+x)=f(1-x)$。令$t=1+x$,则$f(t)=f(2-t)$,结合$f(-x)=f(x)$,有$f(t)=f(2-t)=f(t-2)$,故$f(x+2)=f(x)$,即$f(x)$是以2为周期的周期函数。
公式:$$f(x+2)=f(x)$$
提示:注意对称性推导周期性的方法
步骤 2/6
目标:步骤2:构造积分函数并分析其周期性条件
令$F(x)=\int_0^x f(t)dt$,则$F(x+2)-F(x)=\int_x^{x+2}f(t)dt$。由于$f$周期为2,该积分与$x$无关,为常数$C=\int_0^2 f(t)dt$。因此$F(x)$为周期函数当且仅当$C=0$。
公式:$$F(x+2)-F(x)=\int_x^{x+2}f(t)dt$$
提示:注意周期函数积分常数条件
步骤 3/6
目标:步骤3:判断命题(1)的正确性
若$\int_0^1 f(x)dx=0$,由周期性,$\int_0^2 f(x)dx=2\int_0^1 f(x)dx=0$,即$C=0$,故$F(x)$周期,命题(1)正确。
公式:$$\int_0^2 f(x)dx = 2\int_0^1 f(x)dx$$
提示:注意周期性推导中积分区间变换
步骤 4/6
目标:步骤4:判断命题(2)的正确性
若$\int_0^2 f(x)dx=0$,则$C=0$,故$F(x)$周期,命题(2)正确。
提示:注意周期函数积分性质
步骤 5/6
目标:步骤5:判断命题(3)和(4)的正确性
令$G(x)=F(x)-\frac{x}{2}\int_0^2 f(t)dt$,则$G(x+2)-G(x)=\int_x^{x+2}f(t)dt-\int_0^2 f(t)dt=0$,故$G(x)$周期,命题(4)正确。而命题(3)中系数为$x$,即$H(x)=F(x)-x\int_0^2 f(t)dt$,则$H(x+2)-H(x)=\int_x^{x+2}f(t)dt-2\int_0^2 f(t)dt$,一般不为0,故(3)错误。
公式:$$G(x)=F(x)-\frac{x}{2}\int_0^2 f(t)dt$$
提示:注意系数差异导致周期性不同
步骤 6/6
目标:步骤6:得出结论
综上,正确命题为(1)(2)(4),对应选项D。
提示:注意对称性在积分中的应用

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