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】$f^{\prime}(0)=0,f^{\prime\prime}(0)=1,g^{\prime}(0)=0,$
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:
- 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)。
- 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$f(x)$
-
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。 -
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$g(x)$
-
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。 -
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。