设 e^-x是 f(x)的一个原函数,则 int xf(x)dx = () A. e^-x(x+1)+c B. -e^-x(x+1)+c C. e^-x(1-x)+c D. e^-x(x-1)+c
$$ 设 $e^{-x}$是 $f(x)$的一个原函数,则 $\int xf(x)dx = ()$ $$
- A. $$ $e^{-x}(x+1)+c $ $$
- B. $$ $-e^{-x}(x+1)+c $ $$
- C. $$ $e^{-x}(1-x)+c $ $$
- D. $$ $e^{-x}(x-1)+c $ $$
题目解答
答案
解析
考查要点:本题主要考查原函数的概念、分部积分法的应用,以及积分结果的化简能力。
解题核心思路:
- 确定被积函数:根据原函数的定义,由已知条件求出$f(x)$的表达式。
- 选择积分方法:观察积分形式$\int x f(x) dx$,选择分部积分法。
- 符号处理:注意积分过程中负号的运算,避免符号错误。
破题关键点:
- 原函数与导数的关系:若$e^{-x}$是$f(x)$的原函数,则$f(x) = \frac{d}{dx} e^{-x} = -e^{-x}$。
- 分部积分法的正确应用:合理选择$u$和$dv$,并正确处理符号。
步骤1:确定$f(x)$的表达式
已知$e^{-x}$是$f(x)$的原函数,即:
$\frac{d}{dx} e^{-x} = f(x)$
对$e^{-x}$求导得:
$f(x) = -e^{-x}$
步骤2:代入积分表达式
原积分变为:
$\int x f(x) dx = \int x \cdot (-e^{-x}) dx = -\int x e^{-x} dx$
步骤3:应用分部积分法
设:
$u = x \quad \Rightarrow \quad du = dx \\
dv = e^{-x} dx \quad \Rightarrow \quad v = -e^{-x}$
根据分部积分公式$\int u dv = uv - \int v du$:
$\begin{aligned}-\int x e^{-x} dx &= -\left[ x \cdot (-e^{-x}) - \int (-e^{-x}) dx \right] \\&= -\left[ -x e^{-x} + \int e^{-x} dx \right] \\&= -\left[ -x e^{-x} - e^{-x} \right] + C \quad \text{($\int e^{-x} dx = -e^{-x} + C$)} \\&= x e^{-x} + e^{-x} + C\end{aligned}$
步骤4:化简结果
提取公因子$e^{-x}$:
$\int x f(x) dx = e^{-x}(x + 1) + C$