题目
(3)设f(x)=int_(-1)^xsqrt[3](1+t)ln|1+t|dt,则f^prime(-1)=_cdot
(3)设$f(x)=\int_{-1}^{x}\sqrt[3]{1+t}\ln|1+t|dt$,则$f^{\prime}(-1)=\_\cdot$
题目解答
答案
由题意,函数 $ f(x) = \int_{-1}^{x} \sqrt[3]{1+t} \ln |1+t| \, dt $。根据微积分基本定理,若 $ g(t) = \sqrt[3]{1+t} \ln |1+t| $ 在 $ t = -1 $ 处连续,则 $ f'(x) = g(x) $。
首先,分析 $ g(t) $ 在 $ t = -1 $ 处的连续性。令 $ u = 1 + t $,则 $ g(t) = u^{1/3} \ln |u| $。当 $ t \to -1 $ 时,$ u \to 0 $,且
\[
\lim_{u \to 0^+} u^{1/3} \ln u = \lim_{u \to 0^+} \frac{\ln u}{u^{-1/3}} = \lim_{u \to 0^+} \frac{1/u}{-1/3 u^{-4/3}} = \lim_{u \to 0^+} -3u^{1/3} = 0.
\]
同理,当 $ u \to 0^- $ 时,极限也为 0。因此,$ g(t) $ 在 $ t = -1 $ 处连续,且 $ g(-1) = 0 $。
由微积分基本定理,$ f'(x) = g(x) $,故 $ f'(-1) = g(-1) = 0 $。
**答案:** $\boxed{0}$
解析
考查要点:本题主要考查变上限积分求导法则的应用,以及函数在某点连续性的判断。
解题核心思路:
根据微积分基本定理,若被积函数在积分上限处连续,则变上限积分的导数等于被积函数在该点的值。因此,关键在于验证被积函数在$t=-1$处是否连续。
破题关键点:
- 换元简化表达式:令$u=1+t$,将被积函数转化为$u^{1/3} \ln |u|$,便于分析极限。
- 计算极限:通过洛必达法则判断当$u \to 0$时,$u^{1/3} \ln |u|$的极限是否为0,从而确定函数在$t=-1$处的连续性。
设被积函数为$g(t) = \sqrt[3]{1+t} \ln |1+t|$,需验证其在$t=-1$处的连续性。
换元分析:
令$u = 1 + t$,则当$t \to -1$时,$u \to 0$,被积函数变为$g(t) = u^{1/3} \ln |u|$。
计算极限:
当$u \to 0^+$时,
$\lim_{u \to 0^+} u^{1/3} \ln u = \lim_{u \to 0^+} \frac{\ln u}{u^{-1/3}} \quad \text{(转化为$\frac{-\infty}{+\infty}$型,应用洛必达法则)} \\
= \lim_{u \to 0^+} \frac{\frac{1}{u}}{-\frac{1}{3} u^{-4/3}} = \lim_{u \to 0^+} -3 u^{1/3} = 0.$
同理,当$u \to 0^-$时,$\ln |u|$仍趋向$-\infty$,但$u^{1/3}$在$u<0$时有定义,极限仍为0。因此,$g(t)$在$t=-1$处连续,且$g(-1) = 0$。
应用微积分基本定理:
由变上限积分求导法则,$f'(x) = g(x)$,故$f'(-1) = g(-1) = 0$。