题目
5【单选题】函数y=1+2sin2x-cos x在[0,π]上的平均值为()A. 1B. 2C. 1/2D. 1/3
5【单选题】函数$y=1+2\sin2x-\cos x$在[0,π]上的平均值为()
A. 1
B. 2
C. 1/2
D. 1/3
题目解答
答案
A. 1
解析
本题考查函数在区间上的平均值的计算,解题思路是先明确函数平均值的计算公式,再将给定函数和区间代入公式进行积分运算,最后求出平均值。
根据函数$y = f(x)$在区间$[a,b]$上的平均值公式$\overline{y}=\frac{1}{b - a}\int_{a}^{b}f(x)dx$,对于函数$y = 1 + 2\sin2x - \cos x$,区间为$[0,\pi]$,则其平均值为:
$\overline{y}=\frac{1}{\pi - 0}\int_{0}^{\pi}(1 + 2\sin2x - \cos x)dx$
根据积分的加法法则$\int_{a}^{b}(f(x)+g(x)+h(x))dx=\int_{a}^{b}f(x)dx+\int_{a}^{b}g(x)dx+\int_{a}^{b}h(x)dx$,上式可拆分为:
$\overline{y}=\frac{1}{\pi}(\int_{0}^{\pi}1dx + 2\int_{0}^{\pi}\sin2xdx - \int_{0}^{\pi}\cos xdx)$
分别计算各项积分:
- 计算$\int_{0}^{\pi}1dx$:
根据积分公式$\int_{a}^{b}1dx=x\big|_{a}^{b}=b - a$,可得$\int_{0}^{\pi}1dx=\pi - 0 = \pi$。 - 计算$2\int_{0}^{\pi}\sin2xdx$:
令$u = 2x$,则$du = 2dx$,当$x = 0$时,$u = 0$;当$x = \pi$时,$u = 2\pi$。
$2\int_{0}^{\pi}\sin2xdx=\int_{0}^{2\pi}\sin udu$
根据积分公式$\int\sin xdx=-\cos x+C$,可得$\int_{0}^{2\pi}\sin udu=-\cos u\big|_{0}^{2\pi}=-\cos(2\pi)-(-\cos0)=-1 - (-1)=0$。 - 计算$-\int_{0}^{\pi}\cos xdx$:
根据积分公式$\int\cos xdx=\sin x+C$,可得$-\int_{0}^{\pi}\cos xdx=-\sin x\big|_{0}^{\pi}=-\sin\pi-(-\sin0)=0 - 0 = 0$。
将上述各项积分结果代入$\overline{y}=\frac{1}{\pi}(\int_{0}^{\pi}1dx + 2\int_{0}^{\pi}\sin2xdx - \int_{0}^{\pi}\cos xdx)$可得:
$\overline{y}=\frac{1}{\pi}(\pi + 0 - 0)=1$