题目
10(数二做).设f(x)是(-∞,+∞)上连续的偶函数,且f(x)在(-∞,+∞)上有界,则F(x)=int_(0)^xte^-t^(2)f(t)dt是(-∞,+∞)上的()A. 有界奇函数B. 无界奇函数C. 有界偶函数D. 无界偶函数
10(数二做).设f(x)是(-∞,+∞)上连续的偶函数,且f(x)在(-∞,+∞)上有界,则$F(x)=\int_{0}^{x}te^{-t^{2}}f(t)dt$是(-∞,+∞)上的()
A. 有界奇函数
B. 无界奇函数
C. 有界偶函数
D. 无界偶函数
题目解答
答案
C. 有界偶函数
解析
考查要点:本题主要考查积分函数的奇偶性及有界性判断,涉及偶函数的性质、变量替换法以及积分不等式的应用。
解题核心思路:
- 奇偶性判断:通过变量替换将$F(-x)$转化为原积分形式,结合$f(x)$为偶函数的性质,判断$F(x)$的奇偶性。
- 有界性判断:利用$f(x)$的有界性,结合被积函数的衰减特性($e^{-t^2}$),通过积分不等式证明$F(x)$有界。
破题关键点:
- 变量替换:处理$F(-x)$时,通过$u = -t$简化积分表达式。
- 偶函数性质:$f(-u) = f(u)$简化积分中的函数形式。
- 积分放缩:利用$|e^{-t^2}| \leq 1$和$f(x)$的有界性,将积分转化为易求解的形式。
奇偶性分析
- 计算$F(-x)$:
$F(-x) = \int_{0}^{-x} t e^{-t^2} f(t) \, dt$ - 变量替换:令$u = -t$,则$t = -u$,$dt = -du$,积分上下限变为$u = 0$到$u = x$:
$F(-x) = \int_{0}^{x} (-u) e^{-u^2} f(-u) (-du) = \int_{0}^{x} u e^{-u^2} f(u) \, du = F(x)$ - 结论:$F(-x) = F(x)$,故$F(x)$为偶函数。
有界性分析
- 利用$f(x)$有界:存在$M > 0$,使得$|f(t)| \leq M$。
- 积分放缩:
$|F(x)| \leq \int_{0}^{x} |t e^{-t^2} f(t)| \, dt \leq M \int_{0}^{x} |t| e^{-t^2} \, dt$ - 变量替换:令$u = t^2$,则$du = 2t \, dt$,积分变为:
$\int_{0}^{x} t e^{-t^2} \, dt = \frac{1}{2} \int_{0}^{x^2} e^{-u} \, du = \frac{1}{2} \left(1 - e^{-x^2}\right)$ - 最终结果:
$|F(x)| \leq \frac{M}{2} \left(1 - e^{-x^2}\right) \leq \frac{M}{2}$
故$F(x)$有界。