题目
(单选题,2分)(). I=int_(-1)^1x^2(1+sin^3x)dx= A. -1 B. 1 C. (1)/(3) D. (2)/(3)
(单选题,2分)(). $I=\int_{-1}^{1}x^{2}(1+\sin^{3}x)dx=$
A. -1
B. 1
C. $\frac{1}{3}$
D. $\frac{2}{3}$
A. -1
B. 1
C. $\frac{1}{3}$
D. $\frac{2}{3}$
题目解答
答案
将积分拆分为两部分:
\[ I = \int_{-1}^{1} x^2 \, dx + \int_{-1}^{1} x^2 \sin^3 x \, dx. \]
由于 $ x^2 \sin^3 x $ 是奇函数,其在对称区间上的积分为零:
\[ \int_{-1}^{1} x^2 \sin^3 x \, dx = 0. \]
计算偶函数部分:
\[ \int_{-1}^{1} x^2 \, dx = 2 \int_{0}^{1} x^2 \, dx = 2 \left[ \frac{x^3}{3} \right]_0^1 = \frac{2}{3}. \]
因此,
\[ I = \frac{2}{3} + 0 = \frac{2}{3}. \]
答案:$\boxed{D}$
解析
考查要点:本题主要考查定积分的奇偶性性质应用,以及分项积分的计算技巧。
解题核心思路:
- 拆分积分:将被积函数拆分为两个部分,分别处理。
- 奇偶性判断:利用奇函数在对称区间上的积分结果为0的性质简化计算。
- 偶函数积分:对偶函数部分直接计算,结合对称区间简化运算。
破题关键点:
- 识别奇偶性:判断$x^2 \sin^3 x$为奇函数是解题的核心步骤。
- 分项积分:将原积分拆分为$\int x^2 dx$和$\int x^2 \sin^3 x dx$,分别计算。
将原积分拆分为两部分:
$I = \int_{-1}^{1} x^2 \, dx + \int_{-1}^{1} x^2 \sin^3 x \, dx.$
第一步:分析第二项的奇偶性
- $x^2$是偶函数,$\sin^3 x$是奇函数(奇数次幂保持奇性)。
- 偶函数乘奇函数结果为奇函数,即$x^2 \sin^3 x$是奇函数。
- 奇函数在对称区间$[-1,1]$上的积分为0,因此:
$\int_{-1}^{1} x^2 \sin^3 x \, dx = 0.$
第二步:计算偶函数部分
- $x^2$是偶函数,利用对称性简化积分:
$\int_{-1}^{1} x^2 \, dx = 2 \int_{0}^{1} x^2 \, dx.$ - 计算定积分:
$2 \int_{0}^{1} x^2 \, dx = 2 \left[ \frac{x^3}{3} \right]_0^1 = 2 \cdot \frac{1}{3} = \frac{2}{3}.$
最终结果:
$I = \frac{2}{3} + 0 = \frac{2}{3}.$