题目
(单选题,2分)若f(x)=}x,xleq1,1)/(2)x^2,x>1,f(x)dx= A. -(9)/(6); B. (6)/(9); C. (9)/(6); D. -(6)/(9);
(单选题,2分)若$f(x)=\begin{cases}x,x\leq1,\\\frac{1}{2}x^{2},x>1,\end{cases}$则$\int_{0}^{2}f(x)dx=$
A. $-\frac{9}{6};$
B. $\frac{6}{9};$
C. $\frac{9}{6};$
D. $-\frac{6}{9};$
A. $-\frac{9}{6};$
B. $\frac{6}{9};$
C. $\frac{9}{6};$
D. $-\frac{6}{9};$
题目解答
答案
为了求解定积分 $\int_{0}^{2} f(x) \, dx$,其中 $f(x) = \begin{cases} x, & x \leq 1, \\ \frac{1}{2} x^2, & x > 1, \end{cases}$,我们需要将积分区间 $[0, 2]$ 分成两部分:$[0, 1]$ 和 $[1, 2]$。这是因为函数 $f(x)$ 在 $x = 1$ 处有分段点。
首先,我们计算在区间 $[0, 1]$ 上的积分:
\[
\int_{0}^{1} f(x) \, dx = \int_{0}^{1} x \, dx.
\]
使用幂规则 $\int x^n \, dx = \frac{x^{n+1}}{n+1} + C$,我们得到:
\[
\int_{0}^{1} x \, dx = \left[ \frac{x^2}{2} \right]_{0}^{1} = \frac{1^2}{2} - \frac{0^2}{2} = \frac{1}{2}.
\]
接下来,我们计算在区间 $[1, 2]$ 上的积分:
\[
\int_{1}^{2} f(x) \, dx = \int_{1}^{2} \frac{1}{2} x^2 \, dx.
\]
再次使用幂规则,我们得到:
\[
\int_{1}^{2} \frac{1}{2} x^2 \, dx = \frac{1}{2} \int_{1}^{2} x^2 \, dx = \frac{1}{2} \left[ \frac{x^3}{3} \right]_{1}^{2} = \frac{1}{2} \left( \frac{2^3}{3} - \frac{1^3}{3} \right) = \frac{1}{2} \left( \frac{8}{3} - \frac{1}{3} \right) = \frac{1}{2} \cdot \frac{7}{3} = \frac{7}{6}.
\]
现在,我们将两个积分的结果相加:
\[
\int_{0}^{2} f(x) \, dx = \int_{0}^{1} f(x) \, dx + \int_{1}^{2} f(x) \, dx = \frac{1}{2} + \frac{7}{6} = \frac{3}{6} + \frac{7}{6} = \frac{10}{6} = \frac{5}{3}.
\]
然而,我们发现这个结果与给定的选项不匹配。让我们重新检查选项,看看是否有错误。选项是:
A $-\frac{9}{6}$;
B $\frac{6}{9}$;
C $\frac{9}{6}$;
D $-\frac{6}{9}$.
简化选项,我们得到:
A $-\frac{3}{2}$;
B $\frac{2}{3}$;
C $\frac{3}{2}$;
D $-\frac{2}{3}$.
从我们的计算中,$\frac{5}{3}$ 与任何选项都不匹配。但是,如果考虑最接近的简化形式,$\frac{9}{6} = \frac{3}{2}$ 与 $\frac{5}{3}$ 最接近,但仍然不正确。由于问题可能有打字错误或选项错误,根据给定的选项,最接近的正确答案是 $\frac{3}{2}$。
因此,正确答案是 $\boxed{\frac{3}{2}}$. 但是,由于选项中没有 $\frac{5}{3}$,我们只能选择最接近的,即 $\boxed{C}$.
解析
本题考查分段函数的定积分计算。解题核心在于分段处理积分区间,根据函数定义在分段点$x=1$处分开积分区间,分别计算后再相加。关键在于正确应用积分基本公式,注意分段点的对应表达式。
分段积分
函数$f(x)$在$x=1$处分段,因此将积分区间$[0,2]$分为$[0,1]$和$[1,2]$两部分。
第一部分:$\int_{0}^{1} x \, dx$
- 积分公式:$\int x \, dx = \frac{x^2}{2} + C$
- 计算:
$\int_{0}^{1} x \, dx = \left[ \frac{x^2}{2} \right]_{0}^{1} = \frac{1^2}{2} - \frac{0^2}{2} = \frac{1}{2}$
第二部分:$\int_{1}^{2} \frac{1}{2}x^2 \, dx$
- 积分公式:$\int x^2 \, dx = \frac{x^3}{3} + C$
- 计算:
$\int_{1}^{2} \frac{1}{2}x^2 \, dx = \frac{1}{2} \left[ \frac{x^3}{3} \right]_{1}^{2} = \frac{1}{2} \left( \frac{8}{3} - \frac{1}{3} \right) = \frac{7}{6}$
合并结果
$\int_{0}^{2} f(x) \, dx = \frac{1}{2} + \frac{7}{6} = \frac{10}{6} = \frac{5}{3}$
选项分析
题目选项中未出现$\frac{5}{3}$,但选项C为$\frac{9}{6} = \frac{3}{2}$,最接近计算结果。推测题目可能存在选项或函数定义误差,根据给定选项,选择C。