题目
若函数(ln x)/(x)为f(x)的一个原函数,则不定积分int xf'(x)dx=() A. (1-ln x)/(x)+CB. (1+ln x)/(x)+CC. (1-2ln x)/(x)+CD. (1+2ln x)/(x)+C
若函数$\frac{\ln x}{x}$为$f(x)$的一个原函数,则不定积分$\int xf'(x)dx=$()
- A. $\frac{1-\ln x}{x}+C$
- B. $\frac{1+\ln x}{x}+C$
- C. $\frac{1-2\ln x}{x}+C$
- D. $\frac{1+2\ln x}{x}+C$
题目解答
答案
为了解决这个问题,我们首先需要确定函数 $ f(x) $。已知 $ \frac{\ln x}{x} $ 是 $ f(x) $ 的一个原函数,因此我们有:
\[ f(x) = \frac{d}{dx} \left( \frac{\ln x}{x} \right) \]
我们使用商法则来求 $ \frac{\ln x}{x} $ 的导数。商法则表明,如果 $ u(x) = \ln x $ 和 $ v(x) = x $,那么:
\[ \frac{d}{dx} \left( \frac{u(x)}{v(x)} \right) = \frac{u'(x)v(x) - u(x)v'(x)}{v(x)^2} \]
这里, $ u'(x) = \frac{1}{x} $ 和 $ v'(x) = 1 $。将这些代入商法则,我们得到:
\[ f(x) = \frac{\frac{1}{x} \cdot x - \ln x \cdot 1}{x^2} = \frac{1 - \ln x}{x^2} \]
现在,我们需要找到不定积分 $ \int x f'(x) \, dx $。首先,我们需要找到 $ f'(x) $。我们再次使用商法则来求 $ f(x) = \frac{1 - \ln x}{x^2} $ 的导数。设 $ u(x) = 1 - \ln x $ 和 $ v(x) = x^2 $,那么:
\[ \frac{d}{dx} \left( \frac{u(x)}{v(x)} \right) = \frac{u'(x)v(x) - u(x)v'(x)}{v(x)^2} \]
这里, $ u'(x) = -\frac{1}{x} $ 和 $ v'(x) = 2x $。将这些代入商法则,我们得到:
\[ f'(x) = \frac{-\frac{1}{x} \cdot x^2 - (1 - \ln x) \cdot 2x}{x^4} = \frac{-x - 2x + 2x \ln x}{x^4} = \frac{-3x + 2x \ln x}{x^4} = \frac{-3 + 2 \ln x}{x^3} \]
现在,我们需要找到积分:
\[ \int x f'(x) \, dx = \int x \cdot \frac{-3 + 2 \ln x}{x^3} \, dx = \int \frac{-3 + 2 \ln x}{x^2} \, dx \]
我们可以将这个积分分为两个独立的积分:
\[ \int \frac{-3 + 2 \ln x}{x^2} \, dx = \int \frac{-3}{x^2} \, dx + \int \frac{2 \ln x}{x^2} \, dx \]
第一个积分很简单:
\[ \int \frac{-3}{x^2} \, dx = -3 \int x^{-2} \, dx = -3 \left( \frac{x^{-1}}{-1} \right) = \frac{3}{x} \]
对于第二个积分,我们使用分部积分法。设 $ u = \ln x $ 和 $ dv = \frac{2}{x^2} \, dx $。那么 $ du = \frac{1}{x} \, dx $ 和 $ v = \int \frac{2}{x^2} \, dx = 2 \left( \frac{x^{-1}}{-1} \right) = -\frac{2}{x} $。使用分部积分公式 $ \int u \, dv = uv - \int v \, du $,我们得到:
\[ \int \frac{2 \ln x}{x^2} \, dx = \ln x \left( -\frac{2}{x} \right) - \int -\frac{2}{x} \cdot \frac{1}{x} \, dx = -\frac{2 \ln x}{x} + 2 \int \frac{1}{x^2} \, dx = -\frac{2 \ln x}{x} + 2 \left( \frac{x^{-1}}{-1} \right) = -\frac{2 \ln x}{x} - \frac{2}{x} \]
将两个积分的结果合并,我们得到:
\[ \int \frac{-3 + 2 \ln x}{x^2} \, dx = \frac{3}{x} - \frac{2 \ln x}{x} - \frac{2}{x} + C = \frac{1 - 2 \ln x}{x} + C \]
因此,正确答案是:
\[ \boxed{C} \]