题目
简答题(共4题,40.0分)31.(10.0分)求函数f(x)=x^2+3x-2在区间[0,2]上的定积分。
简答题(共4题,40.0分)
31.(10.0分)求函数$f(x)=x^{2}+3x-2$在区间[0,2]上的定积分。
题目解答
答案
求函数 $ f(x) = x^2 + 3x - 2 $ 在区间 $[0, 2]$ 上的定积分。
原函数 $ F(x) = \frac{x^3}{3} + \frac{3x^2}{2} - 2x $,
计算 $ F(2) - F(0) $:
\[
F(2) = \frac{8}{3} + 6 - 4 = \frac{8}{3} + 2 = \frac{14}{3}, \quad F(0) = 0,
\]
定积分值为:
\[
\boxed{\frac{14}{3}}
\]
解析
考查要点:本题主要考查定积分的计算方法,特别是利用牛顿-莱布尼兹公式求解多项式函数在闭区间上的定积分。
解题核心思路:
- 求原函数:对被积函数$f(x)=x^2+3x-2$的每一项分别积分,得到原函数$F(x)$。
- 代入上下限:计算原函数在区间端点$x=2$和$x=0$处的值,即$F(2)$和$F(0)$。
- 求差值:用$F(2)-F(0)$得到定积分的结果。
破题关键点:
- 正确积分:注意积分时各项系数的处理,尤其是分数形式。
- 代入计算:代入数值时需仔细运算,避免计算错误。
步骤1:求原函数
对$f(x)=x^2+3x-2$逐项积分:
- $\int x^2 \, dx = \frac{x^3}{3}$
- $\int 3x \, dx = \frac{3x^2}{2}$
- $\int (-2) \, dx = -2x$
因此,原函数为:
$F(x) = \frac{x^3}{3} + \frac{3x^2}{2} - 2x$
步骤2:计算$F(2)$
将$x=2$代入原函数:
$\begin{aligned}F(2) &= \frac{2^3}{3} + \frac{3 \cdot 2^2}{2} - 2 \cdot 2 \\&= \frac{8}{3} + \frac{12}{2} - 4 \\&= \frac{8}{3} + 6 - 4 \\&= \frac{8}{3} + 2 \\&= \frac{14}{3}\end{aligned}$
步骤3:计算$F(0)$
将$x=0$代入原函数:
$F(0) = \frac{0^3}{3} + \frac{3 \cdot 0^2}{2} - 2 \cdot 0 = 0$
步骤4:求定积分
根据牛顿-莱布尼兹公式:
$\int_{0}^{2} f(x) \, dx = F(2) - F(0) = \frac{14}{3} - 0 = \frac{14}{3}$