题目
利用函数的奇偶性计算定积分 int_(-1)^1 x^3 sin^2 x , dx = ( ).A. -1B. 1C. 2D. 0
利用函数的奇偶性计算定积分 $\int_{-1}^{1} x^3 \sin^2 x \, dx = ($ ).
A. -1
B. 1
C. 2
D. 0
题目解答
答案
D. 0
解析
本题考查定积分的性质以及函数奇偶性的判断与应用。解题的关键思路是先判断被积函数的奇偶性,再根据定积分在对称区间上对于奇偶函数的性质来计算定积分的值。
步骤一:判断被积函数的奇偶性
设$f(x)=x^3\sin^2 x$,其定义域为$R$,关于原点对称。
根据奇函数和偶函数的定义:若$f(-x)=f(x)$,则函数$f(x)$为偶函数;若$f(-x)= -f(x)$,则函数$f(x)$为奇函数。
计算$f(-x)$:
$f(-x)=(-x)^3\sin^2 (-x)$
根据幂的运算法则$(-a)^n$,当$n$为奇数时$(-a)^n=-a^n$,可得$(-x)^3=-x^3$;
根据正弦函数的性质$\sin(-\alpha)=-\sin\alpha$,则$\sin^2 (-x)=(-\sin x)^2=\sin^2 x$。
所以$f(-x)=(-x)^3\sin^2 (-x)= -x^3\sin^2 x=-f(x)$,因此函数$f(x)=x^3\sin^2 x$是奇函数。
步骤二:利用定积分性质计算定积分
根据定积分的性质:若函数$f(x)$在关于原点对称的区间$[-a,a]$上连续,且$f(x)$为奇函数,则$\int_{-a}^{a} f(x) \, dx = 0$。
在本题中,$a = 1$,被积函数$f(x)=x^3\sin^2 x$是奇函数,积分区间为$[-1,1]$,所以$\int_{-1}^{1} x^3 \sin^2 x \, dx = 0$。