下列各对函数中,是同一函数的原函数的是()。A. arcsin x 与 arccos x.B. ln (x+5) 与 ln x + ln 5.C. (2^x)/(ln 2) 与 2^x + ln 2.D. ln (2x) 与 ln x.
A. $\arcsin x$ 与 $\arccos x$.
B. $\ln (x+5)$ 与 $\ln x + \ln 5$.
C. $\frac{2^x}{\ln 2}$ 与 $2^x + \ln 2$.
D. $\ln (2x)$ 与 $\ln x$.
题目解答
答案
解析
本题考查同一函数的原函数的判断,核心依据是两个函数互为同一函数的原函数等价于它们的导数相等(或相差一个常数)。
选项A分析
$\arcsin x x$的导数为\frac{1}{\sqrt{1-x^2}}$,$\arccos x的导数为-\frac{1}{\sqrt{1-x^2}}$。两者导数互为相反数,不相等,故不是同一函数的原函数。
选项B分析
$\ln(x+5)的导数为\frac{1}{x+5}$,$\ln x+\ln5的导数为\frac{1}{x}$。两者导数不同,导数不相等,不是同一函数的原函数。
选项C分析
$\frac{2^x}{\ln2}的导数为2^x$(因为$(a^x)'=a^x\ln a$,故$(\frac{2^x}{\ln2})'=2^x$),$2^x+\ln2的导数为2^x$。虽然导数相等,但需注意定义域:$\frac{2^x}{\ln2}$与$2^x+\ln2$相差$-\ln2$(常数),理论上是同一原函数?不,题目可能隐含“定义域”?不,$\ln2是常数,导数相同则原函数仅差常数,算同一函数的原函数可以差常数,但选项D更明显错误吗?不,重新看D:
选项D分析
$\ln(ln2x)'=\frac{1}{2x}\cdot2=\frac{1}{x}$,$(lnx)'=\frac{1}{x}$,导数相等!但$ln2x=ln2+lnx$,两者相差常数$ln2$,根据原函数定义,同一函数的原函数可以相差常数,那为什么答案是D?哦,题目可能问“是同一函数的原函数”,即是否属于同一函数的原函数(集合),只要导数相等就是。但之前选项?
等等,重新看选项:
A:导数相反→不是;B:导数不同→;C:$\frac{2^x}{\ln2}导数是2^x$,$2^x+\ln2导数也是2^x$,那C导数也相等?哦,计算错了:$(\frac{2^x}{\ln2})'=\frac{1}{\ln2}\cdot2^x\ln2=2^x$,对;$2^x+\ln2导数是2^x$,对。那C也导数相等?
但题目给的答案是D,哪里错了?哦,定义域!$\ln(x+5)$定义域$x>-5$,$\ln x+\ln5$定义域$x>0$,不同;$\arcsin x$和$\arccos$定义域都是$[-1,1]$,但导数相反;$\frac{2^x}{\ln2}$和$2^x+ln2定义域都是R,导数同;$\ln2x$定义域$x>0$,$\ln x$定义域$x>0$,导数同。
题目说“同一函数的原函数”,即存在一个函数F(x),使得这两个都是F(x)的原函数,即它们差常数。那C和D都差常数?但题目给的答案是D,为什么?
哦fracfrac{frac{1}{\ln2}\cdot2^x\ln2=2^x$,对;$2^x+\lnln2]$导数是2^x,对。那C的两个函数差$-\ln2$,D差$\ln2$,都是常数。那为什么答案是D?
哦,可能我算错C了?$\frac{2^x}{\ln2}$是2^x的原函数,因为$(2^x)'=2^x\ln2$,所以原函数是$\frac{2^x}{\ln2}+C$,而$2^x+\ln2$的导数是2^x,也是原函数,所以C也是?但题目给的答案是D,说明我哪里错了?
看选项D:$\ln2x$和$\ln x$,导数都是1/x,所以它们是1/x的原函数,没错;C中$\frac{2^x}{\ln2}$和$2^x+\ln2$也是2^^x$的原函数,那为什么答案是D?
哦,题目是不是问“是同一函数的原函数”,即这两个函数是否都是某个函数的原函数,且这个函数相同?比如A中$\arcsin x$是$1/\sqrt{1-x^2}$的原函数,$\arccos x$是$-1/\sqrt{1-x^2}$的原函数,不是同一函数的原函数;B中$\ln(x+5)$是$1/(x+5)$的原,$\ln x+\ln5$是$1/x$的原,不同;C中$\frac{2^x}{\ln2}$是$2^x$的原,$2^x+\ln2$也是$2^x$的原,所以它们是同一函数(2^x)的原函数;D中$\ln2x$和$\ln x$是$1/x$的原函数,也是同一函数的原函数。那为什么答案是D?
题目给出的答案说“是同一函数的原函数”表述可能是“互为同一函数的原函数”?即它们的差是常数?那C和D都是,但选项中只有D?或者我哪里错了?
再看:$\ln(2x)=\ln2+\ln x$,所以它们差常数,导数同;$\frac{2^x}{\ln2}$和$2^x+\ln2$:$\frac{2^x}{\ln2}{\ln2}=2^x$,所以$2^x+\ln2=\frac{2^x}{\ln2}\cdot\ln2+\ln2$?不,$\frac{2^x}{\ln2}$和$2^x+\ln2$的差是$2^x+\ln2-\frac{2^x}{\ln2}=2^x(1-\frac{1}{\ln2})+\ln2$,不是常数!哦!对了!我错了!$2^x$的系数不同!$\frac{2^x}{\ln2}$的系数是1/\ln2,而$2^x+\ln2$中2^x的系数是1,1/\ln2≠1(因为ln2≈0.693,1/\ln2≈1.442≠1),所以它们的差不是常数!天呐,犯了低级错误!
比如:$f(x)=\frac{2^x}{\ln2}$,$g(x)=2^x+\ln2$,则$g(x)-f(x)=2^x(1-\frac{1}{\ln2})+\ln2$,这显然不是常数(因为2^x的系数不为0),所以它们的导数虽然都是2^x吗?等下:$f’(x)=(\frac{2^x}{\ln2})’=\frac{1}{\ln2}\cdot2^x\ln2=2^x$,对;$g’(x)=(2^x+\ln2)’=2^x\ln2+0=2^x\ln2$!哦!我的天!这里错了!2^x的导数是2^x ln2,不是2^x!我把指数函数导数记错了!a^x的导数是a^x lna,所以2^x导数是2^x ln2,不是2^x ln2才是导数,不是2^x!
所以纠正C选项:
$\frac{2^x}{\ln2}$的导数:$\frac{1}{\ln2}\cdot(2^x)’=\frac{1}{\ln2}\cdot2^x\ln2=2^x$,正确;
$2^x+\ln2$导数:$(2^x)’+(\ln2)’=2^x\ln2+0=2^x\ln2$,显然$2^x≠2^x\ln2$(因为ln2≠1),所以导数不同!之前把2^x导数错当成2^x了,太蠢了!
那C的导数不同,导数不同,排除;
D选项:$\ln(2x)$导数:$\frac{1}{2x}\cdot2=\frac{1x$,$\ln x$导数:$\frac1x$,导数相同,且$\ln(2x)=\ln2+\lnxx>0时,定义域相同,差常数,所以它们是同一函数(1/x)的原函数,正确!
总结
A导数相反,B导数不同,C导数不同,D导数相同,故答案为D。