题目
设 f(x) 为 (-infty, +infty) 上的连续函数,则与 int_(1)^2 f((1)/(x))dx 的值相等的定积分为()A. int_(1)^2 (f(x))/(x^2) dxB. int_(2)^1 (f(x))/(x^2) dxC. int_((1)/(2))^1 (f(x))/(x^2) dxD. int_(1)^(1)/(2) (f(x))/(x^2) dx
设 $f(x)$ 为 $(-\infty, +\infty)$ 上的连续函数,则与 $\int_{1}^{2} f\left(\frac{1}{x}\right)dx$ 的值相等的定积分为()
A. $\int_{1}^{2} \frac{f(x)}{x^2} dx$
B. $\int_{2}^{1} \frac{f(x)}{x^2} dx$
C. $\int_{\frac{1}{2}}^{1} \frac{f(x)}{x^2} dx$
D. $\int_{1}^{\frac{1}{2}} \frac{f(x)}{x^2} dx$
题目解答
答案
C. $\int_{\frac{1}{2}}^{1} \frac{f(x)}{x^2} dx$
解析
本题考查定积分的变量替换法。核心思路是通过换元法将原积分转换为与选项中形式一致的积分。关键在于:
- 选择合适的替换变量,通常令替换变量与被积函数中的复合函数相关;
- 正确计算替换后的积分上下限和微分关系;
- 调整积分上下限的顺序并处理符号变化。
变量替换过程
- 令替换变量:设 $t = \frac{1}{x}$,则当 $x$ 从 $1$ 到 $2$ 时,$t$ 从 $1$ 变化到 $\frac{1}{2}$;
- 计算微分关系:由 $t = \frac{1}{x}$ 得 $dt = -\frac{1}{x^2}dx$,即 $dx = -\frac{1}{t^2}dt$;
- 替换积分上下限:原积分 $\int_{1}^{2} f\left(\frac{1}{x}\right)dx$ 转换为:
$\int_{t=1}^{t=\frac{1}{2}} f(t) \cdot \left(-\frac{1}{t^2}\right)dt$ - 调整积分顺序:交换积分上下限并消去负号:
$\int_{\frac{1}{2}}^{1} \frac{f(t)}{t^2}dt$ - 变量还原:将积分变量 $t$ 换回 $x$,结果为:
$\int_{\frac{1}{2}}^{1} \frac{f(x)}{x^2}dx$
选项分析
- 选项C 的积分区间和被积函数均与推导结果一致;
- 选项D 积分区间为 $[1, \frac{1}{2}]$,需额外添加负号,与原积分不等;
- 选项A、B 的积分区间或被积函数形式错误。