题目
若 int_(1)^2 xf(x)dx = 2,则 int_(0)^3 f(sqrt(x+1))dx = ( ).A. 1B. 2C. 3D. 4
若 $\int_{1}^{2} xf(x)dx = 2$,则 $\int_{0}^{3} f(\sqrt{x+1})dx = (\ )$.
A. 1
B. 2
C. 3
D. 4
题目解答
答案
D. 4
解析
考查要点:本题主要考查定积分的换元法应用,以及通过变量替换将未知积分转化为已知条件的能力。
解题核心思路:
- 变量替换:通过令$t = \sqrt{x+1}$,将原积分$\int_{0}^{3} f(\sqrt{x+1})dx$转化为关于$t$的积分形式。
- 积分上下限调整:根据$x$的范围确定$t$的范围,简化积分区间。
- 利用已知条件:将转化后的积分与已知条件$\int_{1}^{2} x f(x)dx = 2$关联,直接代入求解。
破题关键点:
- 正确选择替换变量,使得替换后的积分与已知条件形式一致。
- 准确计算微分$dx$和积分上下限,避免符号错误。
步骤1:变量替换
令$t = \sqrt{x+1}$,则$x = t^2 - 1$,对$x$求微分得:
$dx = 2t \, dt.$
步骤2:调整积分上下限
当$x = 0$时,$t = \sqrt{0+1} = 1$;当$x = 3$时,$t = \sqrt{3+1} = 2$。因此,积分上下限变为$t = 1$到$t = 2$。
步骤3:代入原积分
将$x$用$t$表示,$dx$替换为$2t \, dt$,原积分变为:
$\int_{0}^{3} f(\sqrt{x+1}) \, dx = \int_{1}^{2} f(t) \cdot 2t \, dt = 2 \int_{1}^{2} t f(t) \, dt.$
步骤4:利用已知条件
题目给出$\int_{1}^{2} x f(x) \, dx = 2$,积分变量符号不影响结果,因此:
$\int_{1}^{2} t f(t) \, dt = 2.$
步骤5:计算最终结果
代入得:
$2 \int_{1}^{2} t f(t) \, dt = 2 \times 2 = 4.$