题目
【例4】已知函数f(x)在[-1,2]上连续,且int_(-1)^0f(x)dx=2,int_(0)^1f(2x)dx=1,则int_(-1)^2f(x)dx=()A. 1B. 2C. 3D. 4
【例4】已知函数f(x)在[-1,2]上连续,且$\int_{-1}^{0}f(x)dx=2$,$\int_{0}^{1}f(2x)dx=1$,则$\int_{-1}^{2}f(x)dx=$()
A. 1
B. 2
C. 3
D. 4
题目解答
答案
D. 4
解析
本题考查定积分的性质以及换元法在定积分计算中的应用。解题的关键思路是先通过换元法求出$\int_{0}^{2}f(x)dx$的值,再利用定积分的可加性求出$\int_{-1}^{2}f(x)dx$。
- 求$\int_{0}^{2}f(x)dx$的值:
已知$\int_{0}^{1}f(2x)dx = 1$,令$t = 2x$,则$dt = 2dx$,当$x = 0$时,$t = 2\times0 = 0$;当$x = 1$时,$t = 2\times1 = 2$。
此时$dx=\frac{1}{2}dt$,那么$\int_{0}^{1}f(2x)dx$可转化为$\int_{0}^{2}f(t)\cdot\frac{1}{2}dt$。
根据定积分的性质$\int_{a}^{b}kf(x)dx = k\int_{a}^{b}f(x)dx$($k$为常数),可得$\int_{0}^{2}f(t)\cdot\frac{1}{2}dt=\frac{1}{2}\int_{0}^{2}f(t)dt$。
因为定积分的值与积分变量的符号无关,即$\int_{0}^{2}f(t)dt=\int_{0}^{2}f(x)dx$,所以$\frac{1}{2}\int_{0}^{2}f(x)dx = 1$。
等式两边同时乘以$2$,解得$\int_{0}^{2}f(x)dx = 2$。 - 求$\int_{-1}^{2}f(x)dx$的值:
根据定积分的可加性$\int_{a}^{c}f(x)dx = \int_{a}^{b}f(x)dx + \int_{b}^{c}f(x)dx$($a\lt b\lt c$),可得$\int_{-1}^{2}f(x)dx = \int_{-1}^{0}f(x)dx + \int_{0}^{2}f(x)dx$。
已知$\int_{-1}^{0}f(x)dx = 2$,$\int_{0}^{2}f(x)dx = 2$,将其代入上式可得:
$\int_{-1}^{2}f(x)dx = 2 + 2 = 4$。