题目
1. (4.0分) 设overrightarrow(AB)为圆周x^2+y^2=1上自点A(1,0)到点B(0,1)的一段,则int_(AB)xdx= A. int_(1)^0xdx=-(1)/(2) B. int_(0)^(pi)/(2)costhetasintheta dtheta=(1)/(2) C. int_(0)^(pi)/(2)xdx=(pi^2)/(8) D. int_(0)^1xdx=(1)/(2)
1. (4.0分) 设$\overrightarrow{AB}$为圆周$x^{2}+y^{2}=1$上自点A(1,0)到点B(0,1)的一段,则$\int_{AB}xdx=$
A. $\int_{1}^{0}xdx=-\frac{1}{2}$
B. $\int_{0}^{\frac{\pi}{2}}\cos\theta\sin\theta d\theta=\frac{1}{2}$
C. $\int_{0}^{\frac{\pi}{2}}xdx=\frac{\pi^{2}}{8}$
D. $\int_{0}^{1}xdx=\frac{1}{2}$
A. $\int_{1}^{0}xdx=-\frac{1}{2}$
B. $\int_{0}^{\frac{\pi}{2}}\cos\theta\sin\theta d\theta=\frac{1}{2}$
C. $\int_{0}^{\frac{\pi}{2}}xdx=\frac{\pi^{2}}{8}$
D. $\int_{0}^{1}xdx=\frac{1}{2}$
题目解答
答案
为了求解曲线积分 $\int_{AB} x \, dx$,其中 $\overrightarrow{AB}$ 是圆周 $x^2 + y^2 = 1$ 上自点 $A(1,0)$ 到点 $B(0,1)$ 的一段,我们可以使用参数方程来表示圆周上的点。圆周 $x^2 + y^2 = 1$ 可以参数化为 $x = \cos \theta$ 和 $y = \sin \theta$,其中 $\theta$ 从 $0$ 变到 $\frac{\pi}{2}$。
在参数方程中,$dx = -\sin \theta \, d\theta$。因此,曲线积分 $\int_{AB} x \, dx$ 可以转化为定积分:
\[
\int_{AB} x \, dx = \int_{0}^{\frac{\pi}{2}} \cos \theta \cdot (-\sin \theta) \, d\theta = -\int_{0}^{\frac{\pi}{2}} \cos \theta \sin \theta \, d\theta.
\]
接下来,我们计算定积分 $\int_{0}^{\frac{\pi}{2}} \cos \theta \sin \theta \, d\theta$。使用二倍角公式 $\sin 2\theta = 2 \sin \theta \cos \theta$,我们有 $\cos \theta \sin \theta = \frac{1}{2} \sin 2\theta$。因此,
\[
\int_{0}^{\frac{\pi}{2}} \cos \theta \sin \theta \, d\theta = \int_{0}^{\frac{\pi}{2}} \frac{1}{2} \sin 2\theta \, d\theta = \frac{1}{2} \int_{0}^{\frac{\pi}{2}} \sin 2\theta \, d\theta.
\]
令 $u = 2\theta$,则 $du = 2 \, d\theta$,当 $\theta = 0$ 时 $u = 0$,当 $\theta = \frac{\pi}{2}$ 时 $u = \pi$。因此,
\[
\frac{1}{2} \int_{0}^{\frac{\pi}{2}} \sin 2\theta \, d\theta = \frac{1}{2} \cdot \frac{1}{2} \int_{0}^{\pi} \sin u \, du = \frac{1}{4} \left[ -\cos u \right]_{0}^{\pi} = \frac{1}{4} \left( -\cos \pi + \cos 0 \right) = \frac{1}{4} \left( 1 + 1 \right) = \frac{1}{2}.
\]
所以,
\[
\int_{AB} x \, dx = -\int_{0}^{\frac{\pi}{2}} \cos \theta \sin \theta \, d\theta = -\frac{1}{2}.
\]
因此,正确答案是 $\boxed{A}$。