题目
1/20 单选题(5分) ().I=int_(-1)^1x^2(1+sin^3x)dx=A. -1B. 1C. (1)/(3)D. (2)/(3)
1/20 单选题(5分) ().$I=\int_{-1}^{1}x^{2}(1+\sin^{3}x)dx=$
A. -1
B. 1
C. $\frac{1}{3}$
D. $\frac{2}{3}$
题目解答
答案
D. $\frac{2}{3}$
解析
考查要点:本题主要考查定积分的对称性,特别是奇偶函数在对称区间上的积分性质。
解题核心思路:
- 拆分被积函数:将被积函数分解为偶函数部分和奇函数部分。
- 利用对称性简化计算:奇函数在对称区间$[-a,a]$上的积分结果为$0$,偶函数的积分可转化为$2$倍的$[0,a]$区间积分。
- 直接计算剩余部分:仅需计算偶函数部分的积分即可得到最终结果。
破题关键点:
- 识别奇偶性:正确判断$x^2$和$\sin^3x$的奇偶性,进而拆分被积函数。
- 简化积分:利用对称性直接排除奇函数部分的积分,减少计算量。
步骤1:拆分被积函数
被积函数为$x^2(1+\sin^3x)$,可拆分为两部分:
$x^2 \cdot 1 \quad \text{(偶函数)} \quad \text{和} \quad x^2 \cdot \sin^3x \quad \text{(奇函数)}.$
步骤2:利用对称性简化积分
- 奇函数部分积分:$\int_{-1}^{1} x^2 \sin^3x \, dx = 0$(奇函数在对称区间积分结果为$0$)。
- 偶函数部分积分:$\int_{-1}^{1} x^2 \, dx = 2 \int_{0}^{1} x^2 \, dx$(偶函数积分可简化为$2$倍的半区间积分)。
步骤3:计算剩余积分
计算$\int_{0}^{1} x^2 \, dx$:
$\int_{0}^{1} x^2 \, dx = \left[ \frac{1}{3}x^3 \right]_0^1 = \frac{1}{3}(1^3 - 0^3) = \frac{1}{3}.$
因此,原积分结果为:
$2 \cdot \frac{1}{3} = \frac{2}{3}.$