(int )_(-2)^1dfrac (dx)({(11+5x))^3}=_______.
_______.
题目解答
答案
设
,可得
,因此微分
,而当
,
,当
,
,故

,所以
。
解析
考查要点:本题主要考查定积分的计算,特别是通过换元法处理分式函数的积分。关键在于选择适当的代换变量,将复杂的积分转化为简单的幂函数积分。
解题思路:
- 变量代换:令 $t = 11 + 5x$,将原积分中的分母简化为 $t^3$,同时将 $dx$ 用 $dt$ 表示。
- 调整积分上下限:根据 $x$ 的范围 $[-2, 1]$,计算对应的 $t$ 值,确定新积分区间。
- 幂函数积分:利用 $\int t^n \, dt = \frac{t^{n+1}}{n+1} + C$($n \neq -1$)直接计算。
- 代入上下限:注意符号处理和分数化简。
步骤1:变量代换与微分转换
设 $t = 11 + 5x$,则 $dt = 5 \, dx$,即 $dx = \dfrac{1}{5} dt$。
步骤2:调整积分上下限
当 $x = -2$ 时,$t = 11 + 5(-2) = 1$;
当 $x = 1$ 时,$t = 11 + 5(1) = 16$。
因此,原积分转化为:
$\int_{-2}^{1} \frac{dx}{(11+5x)^3} = \frac{1}{5} \int_{1}^{16} \frac{dt}{t^3}.$
步骤3:计算幂函数积分
积分 $\int t^{-3} \, dt$ 的原函数为:
$\int t^{-3} \, dt = \frac{t^{-2}}{-2} + C = -\frac{1}{2t^2} + C.$
步骤4:代入上下限并化简
将上下限代入原函数:
$\frac{1}{5} \left[ -\frac{1}{2t^2} \right]_{1}^{16} = \frac{1}{5} \left( -\frac{1}{2 \cdot 16^2} + \frac{1}{2 \cdot 1^2} \right).$
计算得:
$\frac{1}{5} \cdot \frac{1}{2} \left( 1 - \frac{1}{256} \right) = \frac{1}{10} \cdot \frac{255}{256} = \frac{255}{2560} = \frac{51}{512}.$