高等數(shù)學(xué)第五章 習(xí)題解答
高等數(shù)學(xué)習(xí)題解答
(第五章 定積分)
惠州學(xué)院 數(shù)學(xué)系
習(xí) 題 5.1
1.證:
2.解:(1)令,則
得駐點:
由,
得
由性質(zhì),得
(2)令,,
所以在上單調(diào)增加,,,
即
3.解:(1)當時,有,且不恒等于,
,即 。
(2)當時,有,且不恒等于,,即 。
(3)令,則,
所以在上單調(diào)增加,,
且不恒等于,所以
(4)令,則,
所以在上單調(diào)增加,,
且不恒等于,所以
4.解:在區(qū)間內(nèi):,由比較定理:
5. 證明:考慮上的函數(shù),則
,令得
當時,
當時,
∴在處取最大值,且在處取最小值.
故,即。
6.解:平均值.
習(xí) 題 5.2
1. 解:(1).
(2).
(3)===.
(4) ==.
(5) ===.
(6)===.
2.解:(1)
(2)
3.解: 當,得駐點,
為極小值點,
極小值
4. 解:當時,
當時,
當時,
故
5. 解:令,則,
從而
即,
∴
6.解:原式
7.解:
習(xí) 題 5.3
1.解:(1)=
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
(7)
(8)
(9), 其中
解:
(10),其中 .
解:
2.解:(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
(7)
(8)
(9)
(10)
(11)
(12)
(13)
(14)
(15)
3. 解:(1) ∵為奇函數(shù) ∴
(2) 利用定積分的線性性質(zhì)可得
原式
而前兩個積分的被積函數(shù)都是奇數(shù),故這兩個定積分值均為0,
原式
4.證:令,則
左邊右邊
5.證:令,則
左邊=右邊
6.證一:
而
所以的值與無關(guān)。
證二:令,則,
所以是與無關(guān)的常數(shù)。
7.證:令,則
所以是偶函數(shù)。
8.證:
即
習(xí) 題 5.4
1. 答:不正確.因為在[0,]上存在無窮間斷點 , 故
不能直接應(yīng)用公式計算,事實上,
所以廣義積分發(fā)散.
2.解:(1)
即廣義積分收斂于.
(2)
發(fā)散.
(3)
即廣義積分收斂于.
(4)
而
所以
(5)
(6)
(7)
(8)令,則,于是
∴
從而。
3.解:(1) =+
=
(2) 令,于是
4.解:左端
右端
∴
解之或。
本章復(fù)習(xí)題
1. 解:若在幾何上表示由曲線,直線及軸所圍成平面圖形的面積. 若時,在幾何上表示由曲線,直線及軸所圍平面圖形面積的負值.
(1)由下圖(1)所示,.
2
A
(
2
)
-
1
-
1
1
1
1
A
1
A
(
1
)
1
-
1
3
A
4
A
5
A
2
π
π
(
3
)
1
1
(4)
(2)由上圖(2)所示,.
(3)由上圖(3)所示,.
(4)由上圖(4)所示,.
2. 解:
3. 解:任取分點,把分成個小區(qū)間 ,小區(qū)間長度記為=-,在每個小區(qū)間 上任取一點作乘積的和式:
,
記, 則.
4. 解:連續(xù)函數(shù),故可積,因此為方便計算,我們可以對 等分,分點取相應(yīng)小區(qū)間的右端點,故
=
= =
當(即),由定積分的定義得: =.
5. 解:先求在上的最值,由
, 得或.
比較 的大小,知
,
由定積分的估值公式,得,
即 .
6. 解:(1)
(2)=+==4+.
(3)=+==2+2=4.
(4)=.
7. 解:(1)=.
(2)=.
(3).
(4)=.
8. 解:(1)此極限是“”型未定型,由洛必達法則,得
==
(2)
9. 解:
10.解:原式
11.解:將兩邊對求導(dǎo)得
∴
12. 答:(1)不正確,應(yīng)該為:
=
(2)不正確,應(yīng)該為:
=2.
13. 解:(1)令=,則,當= 0 時,= 0;當= 4 時,,于是
=
(2)==.
(3)
(4)
(5)令,,,時;時,.
于是
(6) 令,則,.當時,,當時,.
原式.
14. 解:(1)==
=.
(2) =
===1
(3) =
=
移項合并得.
(4)
(5)
(6)
15. 解:(1) =
(2) 原式
16. 解:
由已知條件得
,即
,, 即得。
17. 證明:(1)設(shè).且當時,;當
故
(2)設(shè),
=
利用此公式可得:==
= =.
18. 證明: 利用分部積分法,
=
19. 答:不正確.因為在[,]上存在無窮間斷點 ,
不能直接應(yīng)用公式計算,事實上,
++
+
+不存在,
故發(fā)散.
20. 解:(1)=,
發(fā)散.
(2)=
(3)
(4)=.
21.解:(1)
。
(2) 令,,則
22. 證明:當,發(fā)散;
當=。
本章復(fù)習(xí)題
一、填空題
1. 。
[答案:填]
2. 若,則 。
[答案:填]
令(為常數(shù)),則,所以
即 。
3. 設(shè)有一個原函數(shù),則 。
[答案:填]
因為,所以
4. 。
[答案:填]
5. 設(shè),則常數(shù) 。
[答案:填]
左邊,右邊,
所以
二、選擇題
1.設(shè),其中為連續(xù)函數(shù),則等于
( )。
(A);(B);(C);(D)不存在。
[答案:選(B)]
應(yīng)用洛必達法則,有
2.設(shè)為連續(xù)函數(shù),且,則等于( )。
(A);(B);
(C);(D)。
[答案:選(A)]
3.設(shè)函數(shù)在閉區(qū)間上連續(xù),且,則方程
在開區(qū)間內(nèi)的根有( )。
(A)個;(B)個(C)個;(D)無窮多個。
[答案:選(B)]
令,則在閉區(qū)間上連續(xù),且
,
則由零點定理知,方程在內(nèi)至少有一個根。
又因為當時,有
所以函數(shù)在內(nèi)單調(diào)增加,因此方程在內(nèi)至多有一個根。
綜上,有方程在內(nèi)只有一個根。
4.下列廣義積分收斂的是( )
(A); (B);
(C); (D);
[答案:選(C)]
令,則上面四個廣義積分可化為
(A);(B);(C);(D)。
則顯然收斂,因為,而其余的都,發(fā)散。
5.下列廣義積分發(fā)散的是( )。
(A); (B);
(C); (D)
[答案:選(A)]
(A)中,為瑕點,且,由極限斂散性判別法,知(A)中廣義積分發(fā)散。
三、計算題
1. 設(shè)函數(shù)可導(dǎo),且,,求 。
解:令,則,于是
2. 設(shè)函數(shù)連續(xù),且。已知,求的值。
解:令,則,于是
求導(dǎo)得
,即
取,得。
3. 求極限
解:
4. 求連續(xù)函數(shù)使它滿足。
解:令,即,則,所以
,即
兩邊求導(dǎo),得
,即
積分,得
5. 求。
解:
6. 求函數(shù)在區(qū)間上的最大值。
解: 因,所以函數(shù)在區(qū)間上單增,則
7. 求定積分。
解:
8. 已知,求常數(shù)的值。
解: 左邊
右邊
所以有或。
9. 計算
解:
所以
10. 計算。
解:
四、證明題
1.假設(shè)函數(shù)在上連續(xù)、在內(nèi)可導(dǎo),且。記
證明在內(nèi)。
證明:由在上連續(xù)以及微積分基本定理,知在內(nèi)可導(dǎo),且有
又因,則在內(nèi)單調(diào)遞減,所以有,,而,所以
2. 設(shè)在區(qū)間上可微,且滿足條件。試證:存在,使
證明:令,則顯然在區(qū)間上可微(也連續(xù)),且
,
因此,在區(qū)間上據(jù)羅爾定理有,存在,使
,即
3. 設(shè)在區(qū)間上連續(xù),在內(nèi)可導(dǎo),且滿足()。試證:存在,使
證明:令,則顯然在區(qū)間上連續(xù),在內(nèi)可導(dǎo),且
其中。因此,在區(qū)間上據(jù)羅爾定理有,存在,使
即 ,。
4. 設(shè)在區(qū)間上連續(xù),在內(nèi)可導(dǎo),且滿足
。
試證:存在,使得。
證明:令,則顯然在區(qū)間上連續(xù),在內(nèi)可導(dǎo),且
其中。因此,在區(qū)間上據(jù)羅爾定理有,存在,使
即 ,。
5. 設(shè)在上連續(xù),在內(nèi)可微,且。試證:至少存在一點,使。
證明:由在上連續(xù)和積分中值定理,有
,
因此,在區(qū)間上據(jù)羅爾定理有,存在,使
6. 設(shè)函數(shù)在上連續(xù),且。利用閉區(qū)間上連續(xù)函數(shù)的性質(zhì),證明存在一點,使
證明:因為在上連續(xù),且,由最值定理,知在上有最大值和最小值,即
故
由介值定理知,存在,使
,即
7. 設(shè)函數(shù)在上連續(xù)單調(diào)不減且非負。試證函數(shù)
在上連續(xù)單調(diào)不減(其中)。
證明:(1)先證的連續(xù)性。當時,由的連續(xù)性可知連續(xù);又因
可見在處右連續(xù)。所以在上連續(xù)。
(2)再證在上單調(diào)不減。。當時,
,
因在上單調(diào)不減,所以,,所以
所以在上單調(diào)不減。
8. 設(shè)函數(shù)在內(nèi)連續(xù),且,試證:
(1)若為偶函數(shù),則也是偶函數(shù);
(2)若為單調(diào)不增,則單調(diào)不減。
證明:(1)因為為偶函數(shù),所以有,則
因此是偶函數(shù)。
(2)因為
又為單調(diào)不增,則,而,所以
則單調(diào)不減。
9. 設(shè)在區(qū)間()上連續(xù),為偶函數(shù),且滿足條件(為常數(shù))
(1)證明;
(2)利用(1)的結(jié)論計算定積分。
證明:(1)
而
則
(2)取為偶函數(shù),,因為
(為常數(shù))
特別地,取,有
由(1),得
10. 假設(shè)函數(shù)在上連續(xù)、在內(nèi)可導(dǎo),且。記
證明在內(nèi)。
證明:由在上連續(xù)以及微積分基本定理,知在內(nèi)可導(dǎo),且有
又因,則在內(nèi)單調(diào)遞減,所以有,,而,所以
11. 設(shè)在區(qū)間上可微,且滿足條件。試證:存在,使。
證明:令,則顯然在區(qū)間上可微(也連續(xù)),且
,
因此,在區(qū)間上據(jù)羅爾定理有,存在,使
,即
12. 設(shè)在區(qū)間上連續(xù),在內(nèi)可導(dǎo),且滿足()。試證:存在,使
證明:令,則顯然在區(qū)間上連續(xù),在內(nèi)可導(dǎo),且
其中。因此,在區(qū)間上據(jù)羅爾定理有,存在,使
即 ,。
13. 設(shè)在區(qū)間上連續(xù),在內(nèi)可導(dǎo),且滿足
。
試證:存在,使得。
證明:令,則顯然在區(qū)間上連續(xù),在內(nèi)可導(dǎo),且
其中。因此,在區(qū)間上據(jù)羅爾定理有,存在,使
即 ,。
14. 設(shè)在上連續(xù),在內(nèi)可微,且。試證:至少存在一點,使。
證明: 由在上連續(xù)和積分中值定理,有
,
因此,在區(qū)間上據(jù)羅爾定理有,存在,使
15. 設(shè)函數(shù)在上連續(xù),且。利用閉區(qū)間上連續(xù)函數(shù)的性質(zhì),證明存在一點,使
證明:因為在上連續(xù),且,由最值定理,知在上有最大值和最小值,即
故
由介值定理知,存在,使
,即
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編號:27738913
類型:共享資源
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上傳時間:2021-08-20
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高等數(shù)學(xué)習(xí)題解答 (第五章 定積分) 惠州學(xué)院 數(shù)學(xué)系 習(xí) 題 5.1 1.證: 2.解:(1)令,則 得駐點: 由, 得 由性質(zhì),得 (2)令,, 所以在上單調(diào)增加,,, 即 3.解:(1)當時,有,且不恒等于, ,即 。 (2)當時,有,且不恒等于,,即 。 (3)令,則, 所以在上單調(diào)增加,, 且不恒等于,所以 (4)令,則, 所以在上單調(diào)增加,, 且不恒等于,所以 4.解:在區(qū)間內(nèi):,由比較定理: 5. 證明:考慮上的函數(shù),則 ,令得 當時, 當時, ∴在處取最大值,且在處取最小值. 故,即。 6.解:平均值. 習(xí) 題 5.2 1. 解:(1). (2). (3)===. (4) ==. (5) ===. (6)===. 2.解:(1) (2) 3.解: 當,得駐點, 為極小值點, 極小值 4. 解:當時, 當時, 當時, 故 5. 解:令,則, 從而 即, ∴ 6.解:原式 7.解: 習(xí) 題 5.3 1.解:(1)= (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9), 其中 解: (10),其中 . 解: 2.解:(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) (14) (15) 3. 解:(1) ∵為奇函數(shù) ∴ (2) 利用定積分的線性性質(zhì)可得 原式 而前兩個積分的被積函數(shù)都是奇數(shù),故這兩個定積分值均為0, 原式 4.證:令,則 左邊右邊 5.證:令,則 左邊=右邊 6.證一: 而 所以的值與無關(guān)。 證二:令,則, 所以是與無關(guān)的常數(shù)。 7.證:令,則 所以是偶函數(shù)。 8.證: 即 習(xí) 題 5.4 1. 答:不正確.因為在[0,]上存在無窮間斷點 , 故 不能直接應(yīng)用公式計算,事實上, 所以廣義積分發(fā)散. 2.解:(1) 即廣義積分收斂于. (2) 發(fā)散. (3) 即廣義積分收斂于. (4) 而 所以 (5) (6) (7) (8)令,則,于是 ∴ 從而。 3.解:(1) =+ = (2) 令,于是 4.解:左端 右端 ∴ 解之或。 本章復(fù)習(xí)題 1. 解:若在幾何上表示由曲線,直線及軸所圍成平面圖形的面積. 若時,在幾何上表示由曲線,直線及軸所圍平面圖形面積的負值. (1)由下圖(1)所示,. 2 A ( 2 ) - 1 - 1 1 1 1 A 1 A ( 1 ) 1 - 1 3 A 4 A 5 A 2 π π ( 3 ) 1 1 (4) (2)由上圖(2)所示,. (3)由上圖(3)所示,. (4)由上圖(4)所示,. 2. 解: 3. 解:任取分點,把分成個小區(qū)間 ,小區(qū)間長度記為=-,在每個小區(qū)間 上任取一點作乘積的和式: , 記, 則. 4. 解:連續(xù)函數(shù),故可積,因此為方便計算,我們可以對 等分,分點取相應(yīng)小區(qū)間的右端點,故 = = = 當(即),由定積分的定義得: =. 5. 解:先求在上的最值,由 , 得或. 比較 的大小,知 , 由定積分的估值公式,得, 即 . 6. 解:(1) (2)=+==4+. (3)=+==2+2=4. (4)=. 7. 解:(1)=. (2)=. (3). (4)=. 8. 解:(1)此極限是“”型未定型,由洛必達法則,得 == (2) 9. 解: 10.解:原式 11.解:將兩邊對求導(dǎo)得 ∴ 12. 答:(1)不正確,應(yīng)該為: = (2)不正確,應(yīng)該為: =2. 13. 解:(1)令=,則,當= 0 時,= 0;當= 4 時,,于是 = (2)==. (3) (4) (5)令,,,時;時,. 于是 (6) 令,則,.當時,,當時,. 原式. 14. 解:(1)== =. (2) = ===1 (3) = = 移項合并得. (4) (5) (6) 15. 解:(1) = (2) 原式 16. 解: 由已知條件得 ,即 ,, 即得。 17. 證明:(1)設(shè).且當時,;當 故 (2)設(shè), = 利用此公式可得:== = =. 18. 證明: 利用分部積分法, = 19. 答:不正確.因為在[,]上存在無窮間斷點 , 不能直接應(yīng)用公式計算,事實上, ++ + +不存在, 故發(fā)散. 20. 解:(1)=, 發(fā)散. (2)= (3) (4)=. 21.解:(1) 。 (2) 令,,則 22. 證明:當,發(fā)散; 當=。 本章復(fù)習(xí)題 一、填空題 1. 。 [答案:填] 2. 若,則 。 [答案:填] 令(為常數(shù)),則,所以 即 。 3. 設(shè)有一個原函數(shù),則 。 [答案:填] 因為,所以 4. 。 [答案:填] 5. 設(shè),則常數(shù) 。 [答案:填] 左邊,右邊, 所以 二、選擇題 1.設(shè),其中為連續(xù)函數(shù),則等于 ( )。 (A);(B);(C);(D)不存在。 [答案:選(B)] 應(yīng)用洛必達法則,有 2.設(shè)為連續(xù)函數(shù),且,則等于( )。 (A);(B); (C);(D)。 [答案:選(A)] 3.設(shè)函數(shù)在閉區(qū)間上連續(xù),且,則方程 在開區(qū)間內(nèi)的根有( )。 (A)個;(B)個(C)個;(D)無窮多個。 [答案:選(B)] 令,則在閉區(qū)間上連續(xù),且 , 則由零點定理知,方程在內(nèi)至少有一個根。 又因為當時,有 所以函數(shù)在內(nèi)單調(diào)增加,因此方程在內(nèi)至多有一個根。 綜上,有方程在內(nèi)只有一個根。 4.下列廣義積分收斂的是( ) (A); (B); (C); (D); [答案:選(C)] 令,則上面四個廣義積分可化為 (A);(B);(C);(D)。 則顯然收斂,因為,而其余的都,發(fā)散。 5.下列廣義積分發(fā)散的是( )。 (A); (B); (C); (D) [答案:選(A)] (A)中,為瑕點,且,由極限斂散性判別法,知(A)中廣義積分發(fā)散。 三、計算題 1. 設(shè)函數(shù)可導(dǎo),且,,求 。 解:令,則,于是 2. 設(shè)函數(shù)連續(xù),且。已知,求的值。 解:令,則,于是 求導(dǎo)得 ,即 取,得。 3. 求極限 解: 4. 求連續(xù)函數(shù)使它滿足。 解:令,即,則,所以 ,即 兩邊求導(dǎo),得 ,即 積分,得 5. 求。 解: 6. 求函數(shù)在區(qū)間上的最大值。 解: 因,所以函數(shù)在區(qū)間上單增,則 7. 求定積分。 解: 8. 已知,求常數(shù)的值。 解: 左邊 右邊 所以有或。 9. 計算 解: 所以 10. 計算。 解: 四、證明題 1.假設(shè)函數(shù)在上連續(xù)、在內(nèi)可導(dǎo),且。記 證明在內(nèi)。 證明:由在上連續(xù)以及微積分基本定理,知在內(nèi)可導(dǎo),且有 又因,則在內(nèi)單調(diào)遞減,所以有,,而,所以 2. 設(shè)在區(qū)間上可微,且滿足條件。試證:存在,使 證明:令,則顯然在區(qū)間上可微(也連續(xù)),且 , 因此,在區(qū)間上據(jù)羅爾定理有,存在,使 ,即 3. 設(shè)在區(qū)間上連續(xù),在內(nèi)可導(dǎo),且滿足()。試證:存在,使 證明:令,則顯然在區(qū)間上連續(xù),在內(nèi)可導(dǎo),且 其中。因此,在區(qū)間上據(jù)羅爾定理有,存在,使 即 ,。 4. 設(shè)在區(qū)間上連續(xù),在內(nèi)可導(dǎo),且滿足 。 試證:存在,使得。 證明:令,則顯然在區(qū)間上連續(xù),在內(nèi)可導(dǎo),且 其中。因此,在區(qū)間上據(jù)羅爾定理有,存在,使 即 ,。 5. 設(shè)在上連續(xù),在內(nèi)可微,且。試證:至少存在一點,使。 證明:由在上連續(xù)和積分中值定理,有 , 因此,在區(qū)間上據(jù)羅爾定理有,存在,使 6. 設(shè)函數(shù)在上連續(xù),且。利用閉區(qū)間上連續(xù)函數(shù)的性質(zhì),證明存在一點,使 證明:因為在上連續(xù),且,由最值定理,知在上有最大值和最小值,即 故 由介值定理知,存在,使 ,即 7. 設(shè)函數(shù)在上連續(xù)單調(diào)不減且非負。試證函數(shù) 在上連續(xù)單調(diào)不減(其中)。 證明:(1)先證的連續(xù)性。當時,由的連續(xù)性可知連續(xù);又因 可見在處右連續(xù)。所以在上連續(xù)。 (2)再證在上單調(diào)不減。。當時, , 因在上單調(diào)不減,所以,,所以 所以在上單調(diào)不減。 8. 設(shè)函數(shù)在內(nèi)連續(xù),且,試證: (1)若為偶函數(shù),則也是偶函數(shù); (2)若為單調(diào)不增,則單調(diào)不減。 證明:(1)因為為偶函數(shù),所以有,則 因此是偶函數(shù)。 (2)因為 又為單調(diào)不增,則,而,所以 則單調(diào)不減。 9. 設(shè)在區(qū)間()上連續(xù),為偶函數(shù),且滿足條件(為常數(shù)) (1)證明; (2)利用(1)的結(jié)論計算定積分。 證明:(1) 而 則 (2)取為偶函數(shù),,因為 (為常數(shù)) 特別地,取,有 由(1),得 10. 假設(shè)函數(shù)在上連續(xù)、在內(nèi)可導(dǎo),且。記 證明在內(nèi)。 證明:由在上連續(xù)以及微積分基本定理,知在內(nèi)可導(dǎo),且有 又因,則在內(nèi)單調(diào)遞減,所以有,,而,所以 11. 設(shè)在區(qū)間上可微,且滿足條件。試證:存在,使。 證明:令,則顯然在區(qū)間上可微(也連續(xù)),且 , 因此,在區(qū)間上據(jù)羅爾定理有,存在,使 ,即 12. 設(shè)在區(qū)間上連續(xù),在內(nèi)可導(dǎo),且滿足()。試證:存在,使 證明:令,則顯然在區(qū)間上連續(xù),在內(nèi)可導(dǎo),且 其中。因此,在區(qū)間上據(jù)羅爾定理有,存在,使 即 ,。 13. 設(shè)在區(qū)間上連續(xù),在內(nèi)可導(dǎo),且滿足 。 試證:存在,使得。 證明:令,則顯然在區(qū)間上連續(xù),在內(nèi)可導(dǎo),且 其中。因此,在區(qū)間上據(jù)羅爾定理有,存在,使 即 ,。 14. 設(shè)在上連續(xù),在內(nèi)可微,且。試證:至少存在一點,使。 證明: 由在上連續(xù)和積分中值定理,有 , 因此,在區(qū)間上據(jù)羅爾定理有,存在,使 15. 設(shè)函數(shù)在上連續(xù),且。利用閉區(qū)間上連續(xù)函數(shù)的性質(zhì),證明存在一點,使 證明:因為在上連續(xù),且,由最值定理,知在上有最大值和最小值,即 故 由介值定理知,存在,使 ,即 26展開閱讀全文
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