题目
若int F(x)dx=2^x-x^2+C,则F'(x)的一个原函数为A. 2^xln 2-2xB. 2^x(ln 2)^2-2C. 2^xln 2+2xD. 2^x(ln 2)^2+2
若$\int F(x)dx=2^x-x^2+C$,则$F'(x)$的一个原函数为
A. $2^x\ln 2-2x$
B. $2^x(\ln 2)^2-2$
C. $2^x\ln 2+2x$
D. $2^x(\ln 2)^2+2$
题目解答
答案
A. $2^x\ln 2-2x$
解析
本题考查不定积分的性质以及求导法则。解题的关键在于利用不定积分与原函数的关系,先求出$F(x)$,再对$F(x)$求导得到$F^\prime(x)$,最后找出$F^\prime(x)$的一个原函数。
- 根据不定积分的性质求出$F(x)$:
已知$\int F(x)dx = 2^x - x^2 + C$,根据不定积分的性质:若$\int f(x)dx = F(x) + C$,则$F^\prime(x) = f(x)$,可得$F(x)$是$2^x - x^2 + C$的导数,即$F(x)=(2^x - x^2 + C)^\prime$。
根据求导公式$(a^x)^\prime=a^x\ln a$,$(x^n)^\prime=nx^{n - 1}$,常数的导数为$0$,对$2^x - x^2 + C$求导:
$F(x)=(2^x - x^2 + C)^\prime=(2^x)^\prime-(x^2)^\prime+C^\prime=2^x\ln 2 - 2x$。 - 对$F(x)$求导得到$F^\prime(x)$:
对$F(x)=2^x\ln 2 - 2x$求导,根据求导公式$(a^x)^\prime=a^x\ln a$,$(x^n)^\prime=nx^{n - 1}$可得:
$F^\prime(x)=(2^x\ln 2 - 2x)^\prime=(2^x\ln 2)^\prime-(2x)^\prime$。
因为$\ln 2$是常数,所以$(2^x\ln 2)^\prime=\ln 2\times(2^x)^\prime=\ln 2\times2^x\ln 2 = 2^x(\ln 2)^2$,$(2x)^\prime=2$,则$F^\prime(x)=2^x(\ln 2)^2 - 2$。 - 找出$F^\prime(x)$的一个原函数:
要求$F^\prime(x)=2^x(\ln 2)^2 - 2$的一个原函数,即求$\int F^\prime(x)dx$。
$\int F^\prime(x)dx=\int(2^x(\ln 2)^2 - 2)dx$,根据不定积分的性质$\int(f(x)\pm g(x))dx=\int f(x)dx\pm\int g(x)dx$可得:
$\int(2^x(\ln 2)^2 - 2)dx=\int 2^x(\ln 2)^2dx - \int 2dx$。
因为$(\ln 2)^2$是常数,所以$\int 2^x(\ln 2)^2dx=(\ln 2)^2\int 2^xdx$,根据求导公式$(a^x)^\prime=a^x\ln a$的逆运算$\int a^xdx=\frac{a^x}{\ln a}+C$可得$\int 2^xdx=\frac{2^x}{\ln 2}+C$,则$(\ln 2)^2\int 2^xdx=(\ln 2)^2\times\frac{2^x}{\ln 2}+C=2^x\ln 2 + C$,$\int 2dx=2x + C$。
所以$\int(2^x(\ln 2)^2 - 2)dx=2^x\ln 2 - 2x + C$,那么$F^\prime(x)$的一个原函数为$2^x\ln 2 - 2x$。