题目
若 int f'(x^3)dx = x^3 + c,则 f(x)= ___。A. x + cB. (9)/(5)x^(5)/(3) + cC. x^3 + cD. (6)/(5)x^(5)/(3) + c
若 $\int f'(x^3)dx = x^3 + c$,则 $f(x)= \_\_\_$。
A. $x + c$
B. $\frac{9}{5}x^{\frac{5}{3}} + c$
C. $x^3 + c$
D. $\frac{6}{5}x^{\frac{5}{3}} + c$
题目解答
答案
B. $\frac{9}{5}x^{\frac{5}{3}} + c$
解析
本题本题考查不定积分的计算以及复合函数求导的逆运算。解题的关键思路是先对已知等式两边求导,得出$f^\prime(x^3)$的表达式,再通过换元法求出$f^\prime(x)$,最后对\f^\prime(x))进行积分得到\f(x))。
- 对等式$\(\int f^\prime(x^3)dx = x^3 + c$)两边求导:
根据不定积分与求导的互逆运算关系,若$F^\prime(x)=f(x)$,则$\int f(x)dx = F(x)+C$,且$(\int f(x)dx)^\prime=f(x)$。
所以对$\int f^\prime(x^3)dx = x^3 + c$两边求导可得$f^\prime(x^3)=(x^3 + c)^\prime$。
根据求导公式$(X^n)^\prime=nX^{n - 1}$,常数的导数为$0$,则$(x^3 + c)^\prime=3x^2$,即$f^\prime(x^3)=3x^2$。 - 换元求出$f^\prime(x)$:
令$t = x^3$,则$x = t^{\frac{1}{3}}$。
将$x = t^{\frac{1}{3}}$代入$f^\prime(x^3)=3x^2$中,可得$f^\prime(t)=3(t^{\frac{1}{3}})^2$。
根据幂的运算法则$(a^m)^n=a^{mn}$,则$3(t^{\frac{1}{3}})^2=t^{\frac{2}{3}}$,所以$f^\prime(t)=3t^{\frac{2}{3}}$。
因为函数的自变量可以用任意字母表示,所以$f^\prime(x)=3x^{\frac{2}{3}}$。 - 对$f^\prime(x)$积分求出$f(x)$:
根据不定积分积分公式$\int x^n dx=\frac{1}{n + 1}x^{n + 1}+C(n\neq - 1)$,对$f^\prime(x)=3x^{\frac{2}{3}}$进行积分可得:
$f(x)=\int 3\int x^{\frac{2}{3}}dx=3\times\frac{1}{\frac{2}{3}+1}x^{\frac{23 + 1}+C$
先计算$\frac{2}{3}+1=\frac{2 + 3}{3}=\frac{5}{3}$,再计算$3\times\frac{1}{\frac{2}{3}+1}=3\times\frac{3}{5}=\frac{9}{5}$。
所以$f(x)=\frac{9}{5}x^{\frac{5}{3}}+C$。