题目
(1)已知'((e)^x)=x(e)^-x __且'((e)^x)=x(e)^-x __,则'((e)^x)=x(e)^-x _________.
(1)已知
且
,则
_______.
题目解答
答案
解:令
,则
,于是有
,即
,对等式两边积分得:
,根据初始条件
,得
,因此所求函数为
,故填
解析
考查要点:本题主要考查复合函数的导数与不定积分的应用,以及利用初始条件确定积分常数的能力。
解题核心思路:
- 变量替换:通过令$t = e^x$,将原式中的复合函数导数转化为关于$t$的表达式,从而求出$f'(x)$。
- 积分求原函数:对$f'(x)$进行积分,得到$f(x)$的表达式。
- 代入初始条件:利用$f(1)=0$确定积分常数,最终得到完整表达式。
破题关键点:
- 正确处理复合函数的导数,通过变量替换将$f'(e^x)$转换为$f'(t)$。
- 准确计算积分$\int \frac{\ln x}{x} \, dx$,注意换元法的应用。
- 代入初始条件时,注意$x=1$对应的$\ln 1 = 0$,简化计算。
步骤1:变量替换
令$t = e^x$,则$x = \ln t$。根据题意,原式$f'(e^x) = x e^{-x}$可改写为:
$f'(t) = (\ln t) \cdot e^{-\ln t} = \frac{\ln t}{t}.$
因此,$f'(x) = \frac{\ln x}{x}$。
步骤2:积分求原函数
对$f'(x)$积分:
$f(x) = \int \frac{\ln x}{x} \, dx.$
令$u = \ln x$,则$du = \frac{1}{x} dx$,积分变为:
$\int u \, du = \frac{1}{2} u^2 + C = \frac{1}{2} (\ln x)^2 + C.$
步骤3:代入初始条件
当$x=1$时,$\ln 1 = 0$,代入$f(1) = 0$得:
$\frac{1}{2} \cdot 0^2 + C = 0 \quad \Rightarrow \quad C = 0.$
因此,$f(x) = \frac{1}{2} (\ln x)^2$。