kaoyan3basic 高等数学 第186题

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📝 题目

### 第186题 186 下列用牛顿 一 莱布尼茨公式计算积分的做法中,错误的做法一共有 (1) $\displaystyle \int_{0}^{\pi} \sqrt{\sin ^{3} x-\sin ^{5} x} \mathrm{~d} x=\int_{0}^{\pi} \sin ^{\frac{3}{2}} x \cos x \mathrm{~d} x=\left.\frac{2}{5} \sin ^{\frac{5}{2}} x\right|_{0} ^{\pi}=0$ . (2) $\displaystyle \int_{-1}^{1} \frac{\mathrm{~d} x}{x}=\left.\ln |x|\right|_{-1} ^{1}=0$ . (3) $\displaystyle \int_{0}^{\pi} \frac{\sec ^{2} x}{2+\tan ^{2} x} \mathrm{~d} x=\left.\frac{1}{\sqrt{2}} \arctan \frac{\tan x}{\sqrt{2}}\right|_{0} ^{\pi}=0$ . (4) $\displaystyle \int_{-1}^{1} \frac{\mathrm{~d}}{\mathrm{~d} x}\left(\arctan \frac{1}{x}\right) \mathrm{d} x=\left.\arctan \frac{1}{x}\right|_{-1} ^{1}=\frac{\pi}{2}$ . (A) 1 个. (B) 2 个. (C) 3 个. (D) 4 个.

💡 答案解析

**答案**:D **解析**:步骤1:(1)中$\sqrt{\sin^3x-\sin^5x}=|\sin x|^{3/2}|\cos x|$,在$\displaystyle (\frac{\pi}{2},\pi)$内$\cos x$为负,直接去掉绝对值错误。 步骤2:(2)中$x=0$为瑕点,积分发散。 步骤3:(3)中$\tan x$在$\displaystyle x=\frac{\pi}{2}$处无定义,牛顿-莱布尼茨公式不适用。 步骤4:(4)中$\displaystyle \arctan\frac{1}{x}$在$x=0$处不连续,不能直接代上下限。 **难度**:★★★☆☆

📋 详细解题步骤

步骤 1/4
目标:分析(1)中的错误
被积函数化简时,√(sin³x - sin⁵x) = √[sin³x(1 - sin²x)] = √(sin³x cos²x) = |sin x|^(3/2) |cos x|。在[0,π]上,sin x ≥ 0,但cos x在(π/2,π)为负,因此不能直接去掉绝对值写为sin^(3/2)x cos x。
公式:√(sin³x - sin⁵x) = |sin x|^(3/2) |cos x|
提示:注意开方后要加绝对值,分段处理积分区间。
步骤 2/4
目标:分析(2)中的错误
积分∫_{-1}^{1} 1/x dx,x=0是瑕点,积分发散(因为∫_{0}^{1} 1/x dx发散),不能直接使用牛顿-莱布尼茨公式。
公式:∫_{-1}^{1} 1/x dx 发散
提示:使用牛顿-莱布尼茨公式前需检查被积函数在积分区间上是否连续。
步骤 3/4
目标:分析(3)中的错误
被积函数sec²x/(2+tan²x)在x=π/2处无定义(tan x趋于无穷),且x=π/2在积分区间内,因此不能直接应用牛顿-莱布尼茨公式。
公式:tan x在x=π/2处无定义
提示:检查被积函数在积分区间内是否有间断点。
步骤 4/4
目标:分析(4)中的错误
函数arctan(1/x)在x=0处不连续(左极限-π/2,右极限π/2),因此不能直接使用牛顿-莱布尼茨公式计算积分。
公式:arctan(1/x)在x=0处跳跃间断
提示:牛顿-莱布尼茨公式要求原函数在积分区间上连续。

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