2022年大学高等数学第五章定积分及其应用答案 .pdf
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1、优秀学习资料欢迎下载第五章 定积分及其应用习 题 5-1 1. 如何表述定积分的几何意义?根据定积分的几何意义推出下列积分的值:(1)xxd11, ( 2)xxRRRd22, (3)xxdcos02, ( 4)xxd11. 解 : 若xxfxfbaxabd)(,0)(,则时在 几 何 上 表 示 由 曲 线)(xfy, 直 线bxax,及x轴所围成平面图形的面积. 若bax,时,xxfxfabd)(,0)(则在几何上表示由曲线)(xfy,直线bxax,及x轴所围平面图形面积的负值. (1)由下图( 1)所示,0)(d1111AAxx. (2)由上图( 2)所示,2d2222RAxxRRR. (
2、3)由上图( 3)所示,0)()(dcos535354320AAAAAAAxx. (4)由上图( 4)所示,1112122d611Axx. 2. 设物体以速度12tv作直线运动, 用定积分表示时间t从 0 到 5 该物体移动的路程S. RRORxy2A( 2)-1-1111A1AOxy(1)Oxy1- 13A4A5A2(3)111 1 Oxy6A6A(4) 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 21 页优秀学习资料欢迎下载解:sttd)12(053. 用定积分的定义计算定积分baxcd, 其中c为一定常数 . 解:任取分点bx
3、xxxan210, 把,ba分成n个小区间,1iixx)2,1(ni,小区间长度记为xi=ix-1ix)2,1(ni, 在每个小区间iixx,1上任取一点i作乘积iixf)(的和式:niniiiiiabcxxcxf111)()()(, 记max1inix, 则)()(lim)(limd00abcabcxfxcniiiba. 4. 利用定积分定义计算120dxx. 解:上在1 ,0)(2xxf连续函数,故可积,因此为方便计算,我们可以对0,1n等分,分点iininix; 1,2, 1,取相应小区间的右端点,故niiiniiiniiixxxxf12121)(=niniinnni1232111)(
4、=311(1)(21)6n nnn =)12)(11(61nn当时0(即时n) ,由定积分的定义得:120dxx=315. 利用定积分的估值公式,估计定积分1134)524(xxxd的值 . 解:先求524)(34xxxf在1 , 1上的最值,由0616)(23xxxf, 得0 x或83x. 比较35093( 1)11,(0)5,( ),(1)781024ffff的大小,知minmax5093,111024ff,由定积分的估值公式,得)1(1d)524()1(1 max1134minfxxxf, 即14315093(425)d22512xxx. 6. 利用定积分的性质说明10dxex与10d2
5、xex,哪个积分值较大?精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 21 页优秀学习资料欢迎下载解:在0,1区间内:22xxxxee由性质定理知道:10dxex10d2xex7. 证明:2121212d22xeex。证明:考虑21,21上的函数2xey,则22xxey,令0y得0 x当0,21x时,0y,当21, 0 x时,0y2xey在0 x处取最大值1y,且2xey在21x处取最小值21e. 故21212121212121d1dd2xxexex,即2121212d22xeex。8. 求函数21)(xxf在闭区间 -1 ,1 上的
6、平均值 . 解:平均值112242121d1)1(11xx9. 设)(xf在0 ,1 上连续且单调递减,试证对任何)1,0(a有axxfaxxf010d)(d)(. 证明:axxfaxxf010d)(d)(=aaxxfaxxf00d)(d)(1d)(axxfa10d)(d)()1 (aaxxfaxxfa=)()1 ()()1(afaafa)()()1 (ffaa,其中1,0aa又)(xf单调减,则)()(ff,故原式得证. 习 题5.21. 计算下列定积分(1)40d2xx; (2)122d|xxx; (3)20d|sin|xx; (4)xxxd1 ,max10.解: (1)xxxxxxd)2
7、(d)2(d24220404)221()212(422202xxxx(2)122d|xxx=023d)(xx+103dxx=10402444xx=4+41741. 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 21 页优秀学习资料欢迎下载(3)20d|sin|xx=0dsinxx+2d)sin(xx=20cos)cos(xx=2+2=4. (4) xxxd1 ,max10=1121023(1)dd4xxx x. 2. 计算下列各题:(1)10100dxx,(2)41dxx,(3)10dexx, (4)xxd10010, (5)xxds
8、in20, (6)xxxde210, (7)xxd)2sin(20, (8)xxxd)1 (10, ( 9)xxxd2lne1, (10)102100dxx, (11)402dcostanxxx解: (1)10100dxx=101110110101x. (2)41dxx=314324123x. (3)1eede1010 xxx. (4)xxd10010=100ln99100ln10010 x. (5)1cosdsin2020 xxx. (6)21e2e)(de21de1021010222xxxxxx. (7)xxd)2sin(20=)2(d)2sin(2120 xx=20)2cos(21x=1
9、. (8) xxxd2lne1=)d(lnln21e1xx=41ln41e12x. (10) 102100dxx=102)10(1d1001xx=1010arctan101x=101arctan101. (10)402dcostanxxx=40)tand(tanxx=4022)(tanx=21. 3. 求下列极限(1)xttxxcos1dsinlim11. ( 2)202arctandlim1xxttx. 解: (1)此极限是“00”型未定型,由洛必达法则,得精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 21 页优秀学习资料欢迎下载x
10、ttxxcos1dsinlim11=)cos1()dsin(lim11xttxx=1)1(limsinsinlim11xxxx(2)2201222arctandarctanlimlim11122xxxttxxxx型221 arctanlimxxxx2211arctanlimxxxxx2221lim1arctan4xxx4. 设xtty0d)1(,求 y 的极小值解:当10yx,得驻点1x,10.1yx为极小值点,极小值1021-dx) 1() 1(xy5. 设1,211, 12xxxxxf,求20dxxf。解:2121020d21d1dxxxxxxf386121213102xxx6. 设其它,
11、00,sin21xxxf,求xttfx0d。解:当0 x时,0d0d00 xxtttfx当x0时,2cos1dsin210 xttxx当x时,1d0dsin21ddd000 xxxtttttfttfttfx,故0,011cos,021,xxxxx7. 设xf是连续函数,且10d2ttfxxf,求xf。解:令Attf10d,则Axxf2,从而AxAxxxf221d2d1010即AA221,21A,1xxf精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 21 页优秀学习资料欢迎下载82221limnnnnn。解:原式112limnnnnnn
12、10112limd3nniix xnn9求由0dcosd00 xytttte所决定的隐函数y对x的导数xydd。解:将两边对x求导得yexydd0cosx,xyddyexcos习 题5.31. 下面的计算是否正确,请对所给积分写出正确结果:(1)xxxdcoscos223=xxxdsin)(cos2221=)cosd()(cos2221xx=0cos322223x. (2)111122)sind()(sin1d1ttxx=11dcoscosttt=112d)(costt=2102d)(costt=22sin211)2sin21(d22cos11010tttt. 答: (1)不正确,应该为:xx
13、xxxxdsin)(cos2dcoscos2122203=343cos4)cos)(cos220232021d(xxx(2)不正确,应该为:112222222d)(cos)sind()(sin1d1ttttxx =22020202)2sin21(d22cos12d)(costttttt2. 2. 计算下列定积分: (1)xx d16402, (2)102d41xx. (3)203cossinxdxx;(4)xxxdlne12;(5)xexd12ln0;(6)1145dxxx;精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 21 页优秀学
14、习资料欢迎下载(7)411dxx;(8)xxdsin203;(9)21ln1dexxx; (10)02222dxxx; (11) xxd2cos10; (12)1022d1xxx。解: (1)令x=tsin4, 则ttxtxdcos4d,cos4162, 当x= 0 时,t= 0;当x= 4 时,2t,于是xx d16402=4)2sin48(d)2cos1 (8dcos4cos4202020ttttttt(2)102d41xx=102)2d()2(1121xx=21arctan212arctan2110 x. (3)203cossinxdxx41cos41dcoscos204203xxx(4
15、)d(lnlndlne12e12xxxxx31) 1(ln)e(ln31)(ln3133e13x(5) 令tex1,1ln2tx,tttxd12d2,0 x时0t;2lnx时,1t. 于是tttttxexd1112d12d110210222ln0102arctan2 14tt(6) 令ux45, 则4452ux,uuxdd2. 当1x时,3u, 当1x时,1u. 原式61d581132uu. (7) 令tx,ttxd2d. 当1x时,1t;当4x时,2t. 原式2121211dd21d2tttttt32ln221ln22121tt(8) 因为xxdsin203=xxxxxxxxdsincosd
16、sindsincos1202202021cosdsin2020 xxx精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 21 页优秀学习资料欢迎下载31cos31dcoscosdsincos203202202xxxxxx从而xxdsin203=32. (9) 原式2211ln1dln11lndln11eexxxx232ln1221ex(10) 原式02022111dxarctgxx24411arctgarctg(11) 原式002dcos2dcos2xxxx220dcos2dcos2xxxx22sinsin2220 xx(12)设20(,
17、sinttx,ttxdcosd,于是1022d1xxx=tttttd2sin41dcossin202220216)4sin41(81d2cos4t141202020ttt3. 计算下列定积分:(1)xxxde) 15(405;( 2)xxd) 1ln(1e0; (3)xxxdcose10;(4)xxxxxd)e3(1033; (5)342dsinxxx; (6)41dlnxxx; (7)10arctan dxx x ; (8) 202dexxx;(9)ee1dlnxx;(10)20dsinxxx。解: (1)xxxde)15(405=5ed)15(540 xx=455400ee(51)d(51
18、)55xxxx=420520021e1e4e55x. (2) xxxxxxxd1) 1ln(d)1ln(1e01e01e0 =xxd)111(1e1e0精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 21 页优秀学习资料欢迎下载 =1e0)1ln(1exxeln=1 (3) xxxdcose10=sinde10 xxxxxxdesinsine11010 xxxdsine010=)cosd(e10 xxxxxxdecoscose11010) 1e(1xxxdcose10移项合并得xxxdcose10)1e(21. (4)xxxxxd)e3
19、(1033)e313ln34(d3104xxxx10341034d)e313ln34()e313ln34(xxxxxxxx4514e923ln23ln3)e913ln320(e313ln34132103253xxx(5)342dsinxxx34dcotxx3344cotcot dxxx x34sinln9341x22ln23ln934123ln219341(6)41dlnxxx41dln2xx4141lndln2xxxx41d12ln42xxx4121d22ln8xx42ln8(7)10arctan dxx x1201arctan d2x x21122001arctand21xxxxx1021
20、01d21d218xxx110011arctan822xx214(8)44e4e4e4e4de2e2de202202202202xxxxxxxx(9)e11e1ee1dlndlndlnxxxxxx精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 21 页优秀学习资料欢迎下载而1e11e11e1dlndlnxxxxxxx1e2e11e111eedlndlne1e1e1xxxxx, 故e221e21dlndlndlne11e1ee1xxxxxx. (10)1sindcoscosdsin20202020 xxxxxxxx4. 利用函数的奇偶性计
21、算下列积分:(1)xxxd)1(1122; (2) xxdcos4224; (3)552423d12sinxxxxx; (4)aaxxxxd)2sin5cos(.解: (1) xxxd)1(1122=202d12d111211xxxx(2) 原式2022204dcos22dcos42xxxx202202d2cos2cos212d2cos12xxxxx202020d4cos1d2cos22xxxxx20204d4cos4122sin2xxx234sin412320 x(3) 12sin2423xxxx为奇函数,0d12sin552423xxxxx(4) 利用定积分的线性性质可得原式aaaaaax
22、xxxxxd2dsin5dcos,而前两个积分的被积函数都是奇数,故这两个定积分值均为0, 原式aaaaaxlx4d2d2精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 21 页优秀学习资料欢迎下载5. 如果0b,且bxx1, 1dln求b解:bbxxxxxdxb11d1lnln11ln)1(lnbbbbbb由已知条件得11lnbbb0lnbbb,即bbbln0b,1lnb, 即得eb。6. 若)(xf在区间1 ,0上连续 , 证明(1)20d)(sinxxf=20d)(cosxxf(2)0d)(sinxxxf= 0d)(sin2xx
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