若 y=int_(0)^x(sin t+cos tcdot sin t) , dt,则 y 的最大值是A. 1B. 2C. -(7)/(2)D. 0
若 $y=\int_{0}^{x}(\sin t+\cos t\cdot \sin t) \, dt$,则 $y$ 的最大值是 A. 1 B. 2 C. $-\frac{7}{2}$ D. 0
题目解答
答案
我们来逐步分析并解答这个题目:
题目给出:
$y = \int_0^x (\sin t + \cos t \cdot \sin t) \, dt$
要求的是 $ y $ 的最大值。
第一步:化简被积函数
被积函数是:
$\sin t + \cos t \cdot \sin t$
我们可以提取公因式 $ \sin t $:
$\sin t (1 + \cos t)$
所以:
$y = \int_0^x \sin t (1 + \cos t) \, dt$
第二步:计算不定积分
我们先求不定积分:
$\int \sin t (1 + \cos t) \, dt$
令我们做一个代换,令:
$u = \cos t \quad \Rightarrow \quad du = -\sin t \, dt$
所以:
$\int \sin t (1 + \cos t) \, dt = \int (1 + \cos t) \cdot \sin t \, dt = -\int (1 + u) \, du$
计算:
$-\int (1 + u) \, du = -\left( u + \frac{u^2}{2} \right) + C = -\cos t - \frac{\cos^2 t}{2} + C$
所以原函数是:
$F(t) = -\cos t - \frac{1}{2} \cos^2 t$
第三步:计算定积分
$y = \int_0^x \sin t (1 + \cos t) \, dt = F(x) - F(0)$
先算 $ F(x) = -\cos x - \frac{1}{2} \cos^2 x $
再算 $ F(0) = -\cos 0 - \frac{1}{2} \cos^2 0 = -1 - \frac{1}{2}(1)^2 = -1 - \frac{1}{2} = -\frac{3}{2} $
所以:
$y = \left( -\cos x - \frac{1}{2} \cos^2 x \right) - \left( -\frac{3}{2} \right) = -\cos x - \frac{1}{2} \cos^2 x + \frac{3}{2}$
第四步:求 $ y $ 的最大值
令:
$y(x) = -\cos x - \frac{1}{2} \cos^2 x + \frac{3}{2}$
由于 $ \cos x $ 是周期函数,取值范围是 $ [-1, 1] $,我们可以令:
$u = \cos x, \quad u \in [-1, 1]$
则:
$y(u) = -u - \frac{1}{2} u^2 + \frac{3}{2}$
这是一个关于 $ u $ 的二次函数,我们来求它在 $ [-1, 1] $ 上的最大值。
整理一下:
$y(u) = -\frac{1}{2} u^2 - u + \frac{3}{2}$
这是一个开口向下的抛物线(因为二次项系数为负),其顶点在:
$u = -\frac{b}{2a} = -\frac{-1}{2 \cdot (-\frac{1}{2})} = \frac{1}{-1} = -1$
顶点在 $ u = -1 $,刚好在区间左端点。
所以我们只需比较端点 $ u = -1 $ 和 $ u = 1 $ 的函数值即可。
计算:
-
当 $ u = -1 $:
$y = -\frac{1}{2}(-1)^2 - (-1) + \frac{3}{2} = -\frac{1}{2} + 1 + \frac{3}{2} = (-0.5 + 1) + 1.5 = 0.5 + 1.5 = 2$ -
当 $ u = 1 $:
$y = -\frac{1}{2}(1)^2 - 1 + \frac{3}{2} = -0.5 -1 + 1.5 = -1.5 + 1.5 = 0$
再检查一下中间是否有更大值?由于顶点在 $ u = -1 $,而抛物线开口向下,所以在 $ [-1,1] $ 上最大值在 $ u = -1 $ 处取得。
因此,$ y $ 的最大值是:
$\boxed{2}$
第五步:验证是否能取到
当 $ \cos x = -1 $,即 $ x = \pi + 2k\pi $ 时,可以取到。
例如 $ x = \pi $,此时 $ y = 2 $,是可以实现的。
最终答案:
$\boxed{B. \ 2}$