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数学
题目

【例3】(2025年1,2,3)已知f(x)=int_(0)^xe^t^(2)sin tdt,g(x)=int_(0)^xe^t^(2)dtcdotsin^2x,则() (A.)x=0是f(x)的极值点,也是g(x)的极值点. (B.)x=0是f(x)的极值点,(0,0)是曲线y=g(x)的拐点. (C.)x=0是f(x)的极值点,(0,0)是曲线y=f(x)的拐点. (D.)(0,0)是曲线y=f(x)的拐点,也是曲线y=g(x)的拐点. 【解1】f^prime(0)=0,f^primeprime(0)=1,g^prime(0)=0,

【例3】(2025年1,2,3)已知$f(x)=\int_{0}^{x}e^{t^{2}}\sin tdt,g(x)=\int_{0}^{x}e^{t^{2}}dt\cdot\sin^{2}x,$则() (
A.)x=0是f(x)的极值点,也是g(x)的极值点. (
B.)x=0是f(x)的极值点,(0,0)是曲线y=g(x)的拐点. (
C.)x=0是f(x)的极值点,(0,0)是曲线y=f(x)的拐点. (
D.)(0,0)是曲线y=f(x)的拐点,也是曲线y=g(x)的拐点. 【解1】$f^{\prime}(0)=0,f^{\prime\prime}(0)=1,g^{\prime}(0)=0,$

题目解答

答案

为了确定正确答案,我们需要分析函数 $ f(x) $ 和 $ g(x) $ 在 $ x = 0 $ 处的性质。让我们从找到 $ f(x) $ 和 $ g(x) $ 的导数开始。 ### 第一步:分析 $ f(x) $ 函数 $ f(x) $ 定义为: \[ f(x) = \int_{0}^{x} e^{t^2} \sin t \, dt \] #### 一阶导数 $ f'(x) $ 使用微积分基本定理,我们得到: \[ f'(x) = e^{x^2} \sin x \] #### 二阶导数 $ f''(x) $ 为了找到 $ f''(x) $,我们对 $ f'(x) $ 进行微分: \[ f''(x) = \frac{d}{dx} \left( e^{x^2} \sin x \right) \] 使用乘积法则,我们有: \[ f''(x) = e^{x^2} \cdot 2x \cdot \sin x + e^{x^2} \cdot \cos x = e^{x^2} (2x \sin x + \cos x) \] #### 在 $ x = 0 $ 处评估导数 \[ f'(0) = e^{0^2} \sin 0 = 1 \cdot 0 = 0 \] \[ f''(0) = e^{0^2} (2 \cdot 0 \cdot \sin 0 + \cos 0) = 1 \cdot (0 + 1) = 1 \] 由于 $ f'(0) = 0 $ 且 $ f''(0) \neq 0 $,$ x = 0 $ 是 $ f(x) $ 的临界点,且 $ f(x) $ 在 $ x = 0 $ 处有局部极值。此外,由于 $ f''(0) > 0 $,$ f(x) $ 在 $ x = 0 $ 处有局部最小值。 ### 第二步:分析 $ g(x) $ 函数 $ g(x) $ 定义为: \[ g(x) = \left( \int_{0}^{x} e^{t^2} \, dt \right) \sin^2 x \] #### 一阶导数 $ g'(x) $ 使用乘积法则,我们得到: \[ g'(x) = \left( \int_{0}^{x} e^{t^2} \, dt \right) \cdot 2 \sin x \cos x + e^{x^2} \cdot \sin^2 x \] \[ g'(x) = \left( \int_{0}^{x} e^{t^2} \, dt \right) \cdot \sin 2x + e^{x^2} \sin^2 x \] #### 在 $ x = 0 $ 处评估一阶导数 \[ g'(0) = \left( \int_{0}^{0} e^{t^2} \, dt \right) \cdot \sin 0 + e^{0^2} \sin^2 0 = 0 \cdot 0 + 1 \cdot 0 = 0 \] 由于 $ g'(0) = 0 $,$ x = 0 $ 是 $ g(x) $ 的临界点。 #### 二阶导数 $ g''(x) $ 为了确定 $ x = 0 $ 附近的凹凸性,我们需要 $ g''(x) $: \[ g''(x) = \frac{d}{dx} \left( \left( \int_{0}^{x} e^{t^2} \, dt \right) \sin 2x + e^{x^2} \sin^2 x \right) \] 这相当复杂,但我们可以直接在 $ x = 0 $ 处评估 $ g''(x) $: \[ g''(0) = \lim_{x \to 0} \frac{g'(x) - g'(0)}{x - 0} = \lim_{x \to 0} \frac{\left( \int_{0}^{x} e^{t^2} \, dt \right) \sin 2x + e^{x^2} \sin^2 x}{x} \] 使用 $ x $ 的小值的近似: \[ \sin 2x \approx 2x \quad \text{和} \quad \sin^2 x \approx x^2 \] \[ g''(0) \approx \lim_{x \to 0} \frac{\left( \int_{0}^{x} e^{t^2} \, dt \right) \cdot 2x + e^{x^2} \cdot x^2}{x} \] \[ g''(0) \approx \lim_{x \to 0} \left( 2 \int_{0}^{x} e^{t^2} \, dt + e^{x^2} \cdot x \right) \] \[ g''(0) \approx 2 \int_{0}^{0} e^{t^2} \, dt + e^{0^2} \cdot 0 = 0 + 0 = 0 \] 由于 $ g''(0) = 0 $,我们需要检查 $ g'''(0) $ 来确定 $ x = 0 $ 处的凹凸性变化: \[ g'''(0) \neq 0 \] 这表明 $ (0,0) $ 是 $ g(x) $ 的拐点。 ### 结论 - $ x = 0 $ 是 $ f(x) $ 的极值点。 - $ (0,0) $ 是 $ g(x) $ 的拐点。 因此,正确答案是: \[ \boxed{B} \]

解析

考查要点:本题主要考查利用导数判断函数极值点和拐点的能力,涉及积分上限函数的求导、二阶导数符号判断极值,以及拐点的判定条件。

解题核心思路:

  1. 极值点判定:若一阶导数为0且二阶导数不为0,则该点为极值点(二阶导数正为极小值,负为极大值)。
  2. 拐点判定:若二阶导数为0且三阶导数不为0,则该点为拐点。

破题关键点:

  • 对积分上限函数求导:利用微积分基本定理,直接得到一阶导数。
  • 高阶导数计算:通过逐次求导,结合代数运算规则(如乘积法则)推导二阶、三阶导数。
  • 特殊点代入:将$x=0$代入导数表达式,判断符号及是否存在变号。

分析$f(x)$

  1. 一阶导数:
    根据积分上限函数求导法则:
    $f'(x) = e^{x^2} \sin x$
    代入$x=0$得:
    $f'(0) = e^{0} \cdot \sin 0 = 0$
    说明$x=0$是临界点。

  2. 二阶导数:
    对$f'(x)$使用乘积法则:
    $f''(x) = \frac{d}{dx}(e^{x^2} \sin x) = e^{x^2}(2x \sin x + \cos x)$
    代入$x=0$得:
    $f''(0) = e^{0}(0 + 1) = 1 \neq 0$
    因$f''(0) > 0$,故$x=0$是$f(x)$的极小值点。

分析$g(x)$

  1. 一阶导数:
    使用乘积法则:
    $g'(x) = \left( \int_{0}^{x} e^{t^2} dt \right) \cdot 2 \sin x \cos x + e^{x^2} \cdot \sin^2 x$
    代入$x=0$得:
    $g'(0) = 0 \cdot 0 + e^{0} \cdot 0 = 0$
    说明$x=0$是临界点。

  2. 二阶导数:
    通过泰勒展开或极限计算可得:
    $g''(0) = 0$
    进一步计算三阶导数(略),若$g'''(0) \neq 0$,则$(0,0)$是$g(x)$的拐点。

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