题目
2、若已知x→0时,F(x)=int_(0)^x(x^2-t^2)f''(t)dt的导数与x²是等价无穷小则f''(0)=____A. 1B. (1)/(2)C. -1D. -(1)/(2)
2、若已知x→0时,$F(x)=\int_{0}^{x}(x^{2}-t^{2})f''(t)dt$的导数与x²是等价无穷小则f''(0)=____
A. 1
B. $\frac{1}{2}$
C. -1
D. $-\frac{1}{2}$
题目解答
答案
B. $\frac{1}{2}$
解析
考查要点:本题主要考查积分上限函数的求导法则、等价无穷小的性质以及洛必达法则的应用。
解题核心思路:
- 拆分积分:将原积分拆分为两个积分的差,便于分别求导。
- 求导处理:对拆分后的积分应用莱布尼茨法则,注意乘积法则的使用。
- 等价无穷小条件:利用等价无穷小的定义建立极限方程。
- 洛必达法则:将极限转化为可求导的形式,最终解出$f''(0)$的值。
破题关键点:
- 拆分积分后,第一个积分的导数需用乘积法则。
- 抵消项:求导后$x^2 f''(x)$项相互抵消,简化表达式。
- 极限处理:通过洛必达法则将积分转化为$f''(0)$的表达式。
步骤1:拆分积分
将$F(x)$拆分为两个积分的差:
$F(x) = \int_{0}^{x} x^2 f''(t) \, dt - \int_{0}^{x} t^2 f''(t) \, dt$
步骤2:求导
对$F(x)$求导:
- 第一个积分:$\frac{d}{dx} \left( \int_{0}^{x} x^2 f''(t) \, dt \right)$
- 应用乘积法则:$\frac{d}{dx} \left( x^2 \cdot \int_{0}^{x} f''(t) \, dt \right) = 2x \int_{0}^{x} f''(t) \, dt + x^2 f''(x)$
- 第二个积分:$\frac{d}{dx} \left( \int_{0}^{x} t^2 f''(t) \, dt \right) = x^2 f''(x)$
因此:
$F'(x) = 2x \int_{0}^{x} f''(t) \, dt + x^2 f''(x) - x^2 f''(x) = 2x \int_{0}^{x} f''(t) \, dt$
步骤3:等价无穷小条件
由题意,当$x \to 0$时,$F'(x) \sim x^2$,即:
$\lim_{x \to 0} \frac{F'(x)}{x^2} = 1$
代入$F'(x)$的表达式:
$\lim_{x \to 0} \frac{2x \int_{0}^{x} f''(t) \, dt}{x^2} = 1 \implies \lim_{x \to 0} \frac{2 \int_{0}^{x} f''(t) \, dt}{x} = 1$
步骤4:应用洛必达法则
分子$\int_{0}^{x} f''(t) \, dt$和分母$x$均为$0/0$型,对分子分母分别求导:
$\lim_{x \to 0} \frac{2 f''(x)}{1} = 1 \implies 2 f''(0) = 1 \implies f''(0) = \frac{1}{2}$