题目
16.设 f(x)= ) (x)^2,xin [ 0,1) x,xin [ 1,2] f(t)dt 在[0,2]上的表达式,并讨论ϕ(x)在(0,-|||-2)内的连续性.

题目解答
答案


解析
考查要点:本题主要考查分段函数的变上限积分表达式及连续性讨论。
解题思路:
- 分段积分:根据被积函数$f(x)$的分段点$x=1$,将积分区间分为$[0,1)$和$[1,2]$两部分处理。
- 连续性判断:通过计算$x=1$处的左右极限,验证积分函数$\Phi(x)$在分段点处的连续性,其他点由积分函数的性质直接连续。
关键点:
- 积分分段计算:当$x \geq 1$时,积分需拆分为$[0,1)$和$[1,x]$两部分。
- 极限验证:通过左右极限相等且等于函数值,确保分段点$x=1$处连续。
当$x \in [0,1)$时
此时$f(t) = t^2$,直接积分:
$\Phi(x) = \int_0^x t^2 \, dt = \frac{x^3}{3}.$
当$x \in [1,2]$时
积分需分两段计算:
- 第一段:$t \in [0,1)$,$f(t) = t^2$,积分结果为$\frac{1}{3}$。
- 第二段:$t \in [1,x]$,$f(t) = t$,积分结果为$\frac{x^2}{2} - \frac{1}{2}$。
总和为:
$\Phi(x) = \frac{1}{3} + \left( \frac{x^2}{2} - \frac{1}{2} \right) = \frac{x^2}{2} - \frac{1}{6}.$
连续性讨论
- 在$x=1$处:
- 左极限:$\lim_{x \to 1^-} \Phi(x) = \frac{1^3}{3} = \frac{1}{3}$。
- 右极限:$\lim_{x \to 1^+} \Phi(x) = \frac{1^2}{2} - \frac{1}{6} = \frac{1}{3}$。
- 函数值:$\Phi(1) = \frac{1^2}{2} - \frac{1}{6} = \frac{1}{3}$。
因此,$x=1$处连续。
- 其他点:$\Phi(x)$在$[0,1)$和$[1,2]$内均为多项式函数,显然连续。