题目
(12)已知f(x)的一个原函数为ln^2x,则 int xf'(x)dx= __
题目解答
答案
解析
考查要点:本题主要考查分部积分法的应用,以及原函数与导数之间的关系。
解题思路:
- 确定f(x):已知f(x)的原函数为$\ln^2 x$,因此$f(x)$是$\ln^2 x$的导数。
- 应用分部积分法:对$\int x f'(x) dx$使用分部积分公式,将积分转化为更易处理的形式。
- 简化积分表达式:结合已知条件,逐步化简并求解最终结果。
步骤1:求f(x)
已知$f(x)$的原函数为$\ln^2 x$,因此:
$f(x) = \frac{d}{dx} (\ln^2 x) = 2 \ln x \cdot \frac{1}{x} = \frac{2 \ln x}{x}.$
步骤2:应用分部积分法
对$\int x f'(x) dx$使用分部积分公式$\int u \, dv = uv - \int v \, du$,设:
- $u = x$,则$du = dx$;
- $dv = f'(x) dx$,则$v = f(x)$。
代入公式得:
$\int x f'(x) dx = x f(x) - \int f(x) dx.$
步骤3:代入f(x)并计算积分
将$f(x) = \frac{2 \ln x}{x}$代入:
$x f(x) = x \cdot \frac{2 \ln x}{x} = 2 \ln x.$
剩余积分$\int f(x) dx$为:
$\int \frac{2 \ln x}{x} dx = 2 \int \ln x \cdot \frac{1}{x} dx.$
令$u = \ln x$,则$du = \frac{1}{x} dx$,积分变为:
$2 \int u \, du = 2 \cdot \frac{u^2}{2} + C = (\ln x)^2 + C.$
步骤4:合并结果
将各部分合并:
$\int x f'(x) dx = 2 \ln x - (\ln x)^2 + C.$