题目
二、简答题(共3题,40.0分)题型说明:按要求作答32.(简答题,13.3分)求函数F(x)=int_(0)^xt(t-4)dt在区间上[-1,5]的最大值与最小值。
二、简答题(共3题,40.0分)
题型说明:按要求作答
32.(简答题,13.3分)
求函数$F(x)=\int_{0}^{x}t(t-4)dt$在区间上[-1,5]的最大值与最小值。
题目解答
答案
求导数:
\[
F'(x) = x(x-4)
\]
令 $ F'(x) = 0 $,得 $ x = 0 $ 或 $ x = 4 $。
计算 $ F(x) $ 在端点和驻点的值:
\[
F(0) = 0, \quad F(4) = -\frac{32}{3}, \quad F(-1) = -\frac{7}{3}, \quad F(5) = -\frac{25}{3}
\]
比较得:
最大值为 $ F(0) = 0 $,最小值为 $ F(4) = -\frac{32}{3} $。
\[
\boxed{
\begin{array}{ll}
\text{最大值:} & 0 \\
\text{最小值:} & -\frac{32}{3}
\end{array}
}
\]
解析
考查要点:本题主要考查利用导数求函数在闭区间上的最大值与最小值的方法,涉及积分函数的求导、临界点的求解以及函数值的计算。
解题核心思路:
- 求导数:利用微积分基本定理,将积分上限函数求导,得到$F'(x)$。
- 找临界点:解方程$F'(x)=0$,确定驻点。
- 计算端点与临界点的函数值:比较区间端点和驻点处的函数值,确定最大值与最小值。
破题关键点:
- 积分函数的导数:直接应用牛顿-莱布尼兹公式,避免展开积分计算。
- 临界点的筛选:确保驻点在给定区间内。
- 准确计算函数值:注意积分计算的代数运算细节。
步骤1:求导数
根据微积分基本定理,积分上限函数的导数为被积函数在$x$处的值:
$F'(x) = x(x-4)$
步骤2:求驻点
令$F'(x)=0$,解得:
$x(x-4)=0 \implies x=0 \text{ 或 } x=4$
这两个驻点均在区间$[-1,5]$内。
步骤3:计算端点与驻点的函数值
函数$F(x)=\int_{0}^{x} t(t-4) \, dt$的积分结果为:
$F(x) = \frac{1}{3}x^3 - 2x^2$
代入各关键点:
- 端点$x=-1$:
$F(-1) = \frac{1}{3}(-1)^3 - 2(-1)^2 = -\frac{1}{3} - 2 = -\frac{7}{3}$ - 驻点$x=0$:
$F(0) = \frac{1}{3}(0)^3 - 2(0)^2 = 0$ - 驻点$x=4$:
$F(4) = \frac{1}{3}(64) - 2(16) = \frac{64}{3} - 32 = -\frac{32}{3}$ - 端点$x=5$:
$F(5) = \frac{1}{3}(125) - 2(25) = \frac{125}{3} - 50 = -\frac{25}{3}$
步骤4:比较函数值
最大值为$F(0)=0$,最小值为$F(4)=-\frac{32}{3}$。