13.(5.0分)若f(x)=e^x,则下列哪个函数是其原函数?A. F(x)=e^x+1+CB. F(x)=xe^x+CC. F(x)=e^x+CD. F(x)=ln(e^x)+C
A. $F(x)=e^{x+1}+C$
B. $F(x)=xe^{x}+C$
C. $F(x)=e^{x}+C$
D. $F(x)=\ln(e^{x})+C$
题目解答
答案
解析
本题考查原函数的概念。解题的关键在于明确若$F(x)$是$f(x)$的原函数,则$F^\prime(x)=f(x)$,所以我们需要对每个选项中的函数求导,看其导数是否等于$f(x)=e^{x}$。
选项A
对于$F(x)=e^{x + 1}+C$,根据复合函数求导公式$(e^{u})^\prime=e^{u}\cdot u^\prime$,令$u = x + 1$,则$u^\prime=(x + 1)^\prime=1$。
所以$F^\prime(x)=(e^{x + 1}+C)^\prime=(e^{x + 1})^\prime+C^\prime$,因为常数的导数为$0$,即$C^\prime = 0$,$(e^{x + 1})^\prime=e^{x + 1}\cdot1=e^{x + 1}\neq e^{x}$,所以选项A错误。
选项B
对于$F(x)=xe^{x}+C$,根据乘积的求导法则$(uv)^\prime=u^\prime v+uv^\prime$,令$u = x$,$v = e^{x}$,则$u^\prime=(x)^\prime=1$,$v^\prime=(e^{x})^\prime=e^{x}$。
所以$F^\prime(x)=(xe^{x}+C)^\prime=(xe^{x})^\prime+C^\prime$,因为$C^\prime = 0$,$(xe^{x})^\prime=1\times e^{x}+x\times e^{x}=e^{x}+xe^{x}\neq e^{x}$,所以选项B错误。
选项C
对于$F(x)=e^{x}+C$,$F^\prime(x)=(e^{x}+C)^\prime=(e^{x})^\prime+C^\prime$,因为$(e^{x})^\prime=e^{x}$,$C^\prime = 0$,所以$F^\prime(x)=e^{x}+0=e^{x}$,所以选项C正确。
选项D
对于$F(x)=\ln(e^{x})+C$,先化简$\ln(e^{x})$,根据对数的性质$\ln(a^{b})=b\ln a$,可得$\ln(e^{x})=x\ln e=x$,则$F(x)=x + C$。
$F^\prime(x)=(x + C)^\prime=(x)^\prime+C^\prime$,因为$(x)^\prime=1$,$C^\prime = 0$,所以$F^\prime(x)=1+0=1\neq e^{x}$,所以选项D错误。