题目
有一平面区域介于曲线 y=(arcsin x)/(sqrt(1-x^2))、直线 x=1 和 x 正半轴之间,则该平面区域的面积是()A. (pi)/(8).B. (pi^2)/(8).C. (pi)/(4).D. (pi^2)/(4).
有一平面区域介于曲线 $y=\frac{\arcsin x}{\sqrt{1-x^2}}$、直线 $x=1$ 和 $x$ 正半轴之间,则该平面区域的面积是()
A. $\frac{\pi}{8}$.
B. $\frac{\pi^2}{8}$.
C. $\frac{\pi}{4}$.
D. $\frac{\pi^2}{4}$.
题目解答
答案
B. $\frac{\pi^2}{8}$.
解析
考查要点:本题主要考查定积分的计算,特别是通过变量替换法简化积分表达式的能力,以及对反三角函数导数的理解。
解题核心思路:
题目中的积分形式较为复杂,直接计算困难。通过换元法将原积分转化为更易处理的形式是关键。选择合适的换元变量(如令$u = \arcsin x$)可以简化积分中的复杂项,同时注意积分上下限的对应关系。
破题关键点:
- 识别积分中的复合结构:分子$\arcsin x$和分母$\sqrt{1-x^2}$的组合提示换元的可能性。
- 换元后简化积分:通过替换变量,分母$\sqrt{1-x^2}$和$dx$中的$\cos u$相互抵消,积分简化为$\int u \, du$。
步骤1:变量替换
设$u = \arcsin x$,则$x = \sin u$,$dx = \cos u \, du$。
当$x$从$0$到$1$时,$u$从$0$到$\frac{\pi}{2}$。
步骤2:改写积分表达式
原积分变为:
$\int_0^1 \frac{\arcsin x}{\sqrt{1-x^2}} \, dx = \int_0^{\frac{\pi}{2}} \frac{u}{\cos u} \cdot \cos u \, du = \int_0^{\frac{\pi}{2}} u \, du$
步骤3:计算简化后的积分
$\int_0^{\frac{\pi}{2}} u \, du = \left[ \frac{u^2}{2} \right]_0^{\frac{\pi}{2}} = \frac{1}{2} \left( \left( \frac{\pi}{2} \right)^2 - 0 \right) = \frac{\pi^2}{8}$