kaoyan3basic 高等数学 第195题

教材习题

📝 题目

### 第195题 195 下列叙述错误的是 (A)设 $f(x)$ 在 $[-a, a]$ 上连续为奇函数,则 $f(x)$ 在 $[-a, a]$ 上的全体原函数为偶函数. (B)设 $f(x)$ 在 $[-a, a]$ 上连续为偶函数,则 $f(x)$ 在 $[-a, a]$ 上的全体原函数为奇函数. (C)设 $f(x)$ 在 $(-\infty,+\infty)$ 内连续,以 $T$ 为周期且为奇函数,则 $\int_{0}^{x} f(t) \mathrm{d} t$ 也是以 $T$ 为周期的函数. (D)设 $f(x)$ 在 $(-\infty,+\infty)$ 内连续,以 $T$ 为周期,又 $\int_{0}^{+\infty} f(x) \mathrm{d} x$ 收敛,则 $\int_{0}^{x} f(t) \mathrm{d} t$ 也是以 $T$ 为周期的函数.

💡 答案解析

**答案**:C **解析**: 步骤1:$F(x)=\int_0^x f(t)dt$,$x>0$时$\displaystyle F(x)=\int_0^x \sqrt{4+t}\,dt = \frac{2}{3}[(4+x)^{3/2}-8]$;$x<0$时$\displaystyle F(x)=\int_0^x \sqrt{1-t}\,dt = -\frac{2}{3}[(1-x)^{3/2}-1]$。 步骤2:$\lim_{x\to 0^+}F(x)=0$,$\lim_{x\to 0^-}F(x)=0$,$F(0)=0$,故连续。 步骤3:$\displaystyle F'_+(0)=\lim_{x\to 0^+}\frac{F(x)-F(0)}{x}=\lim_{x\to 0^+}\frac{\frac{2}{3}[(4+x)^{3/2}-8]}{x}=2$,$\displaystyle F'_-(0)=\lim_{x\to 0^-}\frac{-\frac{2}{3}[(1-x)^{3/2}-1]}{x}=1$,左右导数不等,不可导。 **难度**:★★☆☆☆

📋 详细解题步骤

步骤 1/4
目标:分析选项A
设f(x)在[-a,a]上连续且为奇函数,则其全体原函数为偶函数。因为若F(x)是f(x)的一个原函数,则F(x)+C也是原函数。由于f(x)为奇函数,其原函数F(x)满足F(-x)=F(x)+C,结合F(0)=0可得C=0,故F(x)为偶函数。但全体原函数包括任意常数C,当C≠0时,F(x)+C不是偶函数,因此选项A错误。
提示:注意原函数族包含常数项,奇函数的原函数是偶函数仅当常数项为零时成立。
步骤 2/4
目标:分析选项B
设f(x)在[-a,a]上连续且为偶函数,则其全体原函数为奇函数。类似分析,若F(x)是f(x)的一个原函数,则F(x)+C也是原函数。由于f(x)为偶函数,其原函数F(x)满足F(-x)=-F(x)+C,结合F(0)=0可得C=0,故F(x)为奇函数。但全体原函数包括任意常数C,当C≠0时,F(x)+C不是奇函数,因此选项B错误。
提示:偶函数的原函数是奇函数仅当常数项为零时成立。
步骤 3/4
目标:分析选项C
设f(x)在(-∞,+∞)内连续,以T为周期且为奇函数,则∫0^x f(t)dt也是以T为周期的函数。令F(x)=∫0^x f(t)dt,则F(x+T)=∫0^{x+T} f(t)dt = ∫0^x f(t)dt + ∫x^{x+T} f(t)dt = F(x) + ∫0^T f(t)dt(利用周期性)。由于f为奇函数且周期为T,有∫0^T f(t)dt = 0(奇函数在对称区间积分为零,但这里区间长度T不一定对称?实际上,奇函数在周期内积分为零需要满足周期对称,但一般奇函数周期函数在一个周期内积分为零,因为∫_{-T/2}^{T/2} f=0,而∫0^T f = ∫_{-T/2}^{T/2} f = 0)。因此F(x+T)=F(x),故F(x)以T为周期。选项C正确。
公式:∫_0^T f(t)dt = 0
提示:奇函数周期函数在一个周期内积分为零。
步骤 4/4
目标:分析选项D
设f(x)在(-∞,+∞)内连续,以T为周期,且∫0^{+∞} f(x)dx收敛,则∫0^x f(t)dt也是以T为周期的函数。由于∫0^{+∞} f(x)dx收敛,而f周期,则必有∫0^T f(x)dx=0(否则级数发散)。令F(x)=∫0^x f(t)dt,则F(x+T)=F(x)+∫0^T f(t)dt = F(x),故F(x)以T为周期。选项D正确。
公式:∫_0^T f(x)dx = 0
提示:周期函数无穷积分收敛的必要条件是在一个周期内积分为零。

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