已知(x)=dfrac (xcos x)(1+{x)^4}+(x)^2-(int )_(-1)^1f(x)dx,则(x)=dfrac (xcos x)(1+{x)^4}+(x)^2-(int )_(-1)^1f(x)dx= _.
已知,则
= _.
题目解答
答案
解析
考查要点:本题主要考查定积分的性质、奇偶函数的积分特性以及方程求解能力。关键在于识别奇函数在对称区间上的积分特性,并建立方程求解未知积分常数。
解题思路:
- 设定未知积分:设$\int_{-1}^{1}f(x)dx = A$,将$f(x)$表达式中的积分替换为$A$。
- 利用奇函数性质:分析$\frac{x\cos x}{1+x^4}$为奇函数,其在对称区间$[-1,1]$上的积分为0。
- 建立方程求解$A$:将$f(x)$代入$A$的表达式,分离变量并解方程。
- 计算目标积分:将求得的$A$代入$f(x)$,利用奇函数性质简化$\int_{-2}^{2}f(x)dx$,最终计算剩余部分的积分。
设定未知积分
设$\int_{-1}^{1}f(x)dx = A$,则$f(x)$可表示为:
$f(x) = \frac{x\cos x}{1+x^4} + x^2 - A$
分析奇函数积分
$\frac{x\cos x}{1+x^4}$是奇函数(验证:$f(-x) = -f(x)$),因此:
$\int_{-1}^{1} \frac{x\cos x}{1+x^4} dx = 0$
建立方程求解$A$
将$f(x)$代入$A$的定义式:
$A = \int_{-1}^{1} \left( \frac{x\cos x}{1+x^4} + x^2 - A \right) dx$
拆分积分:
$A = 0 + \int_{-1}^{1} x^2 dx - A \cdot \int_{-1}^{1} dx$
计算得:
$\int_{-1}^{1} x^2 dx = \frac{2}{3}, \quad \int_{-1}^{1} dx = 2$
代入方程:
$A = \frac{2}{3} - 2A \quad \Rightarrow \quad 3A = \frac{2}{3} \quad \Rightarrow \quad A = \frac{2}{9}$
计算目标积分
将$A = \frac{2}{9}$代入$f(x)$:
$f(x) = \frac{x\cos x}{1+x^4} + x^2 - \frac{2}{9}$
计算$\int_{-2}^{2}f(x)dx$:
- 奇函数部分积分:$\int_{-2}^{2} \frac{x\cos x}{1+x^4} dx = 0$
- 剩余部分积分:
$\int_{-2}^{2} \left( x^2 - \frac{2}{9} \right) dx = \left[ \frac{1}{3}x^3 - \frac{2}{9}x \right]_{-2}^{2} = \frac{40}{9}$