题目
已知int f(x)dx = xsin x^2 + C,则int xf(x^2)dx = ( )A. xcos x^2 + CB. xsin x^2 + CC. (1)/(2) x^2 sin x^4 + CD. (1)/(2) x^2 cos x^4 + C
已知$\int f(x)dx = x\sin x^2 + C$,则$\int xf(x^2)dx = (\quad)$
A. $x\cos x^2 + C$
B. $x\sin x^2 + C$
C. $\frac{1}{2} x^2 \sin x^4 + C$
D. $\frac{1}{2} x^2 \cos x^4 + C$
题目解答
答案
C. $\frac{1}{2} x^2 \sin x^4 + C$
解析
考查要点:本题主要考查不定积分的换元法,特别是如何通过变量替换将复杂积分转化为已知形式。关键在于识别被积函数的结构,并利用已知积分结果进行求解。
解题核心思路:
- 观察被积函数:$\int x f(x^2) dx$ 中的 $x f(x^2)$ 提示我们使用变量替换,令 $u = x^2$,从而简化积分形式。
- 利用已知积分:题目给出 $\int f(x) dx = x \sin x^2 + C$,需将新积分通过替换转化为该形式。
- 回代变量:将替换后的结果转换回原变量 $x$,得到最终答案。
步骤1:变量替换
设 $u = x^2$,则 $du = 2x dx$,即 $x dx = \frac{1}{2} du$。
原积分变为:
$\int x f(x^2) dx = \frac{1}{2} \int f(u) du$
步骤2:代入已知积分
根据已知 $\int f(u) du = u \sin u^2 + C$,代入得:
$\frac{1}{2} \int f(u) du = \frac{1}{2} \left( u \sin u^2 + C \right)$
步骤3:回代变量
将 $u = x^2$ 代入,得到:
$\frac{1}{2} x^2 \sin (x^2)^2 + C = \frac{1}{2} x^2 \sin x^4 + C$
结论:最终结果为选项 C。