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计算题-求积分
日期:2026-01-04
26. 若 为连续函数,且 ,求 。
2. 解题思路与步骤
这道题的核心难点在于积分符号 里面既有 又有 ,而且是以 的形式出现的。
这种形式通常需要通过换元把 和 分离,然后两边求导。
第一步:换元法简化积分
我们不想看到 这种复杂的复合函数,我们希望它是 。
- 设令:
- 推导关系: 则 ,且 (对 求微分,此时 视为常数)。
- 变换积分上下限:
- 当 时, ;
- 当 时, 。
将这些带入原积分:
利用负号把积分上下限颠倒回来(从 到 变为 到 ):
第二步:拆分积分
将括号展开,把积分拆成两部分:
注意: 在对 积分时, 是常数,可以提到积分符号外面:
此时,原方程变为:
第三步:方程两边同时对 求导
这是最关键的一步。我们需要利用变限积分求导公式:。
左边求导:
- 第一项 是两个关于 的函数相乘,要用乘法求导法则 :
- 第二项 直接求导: 把积分里的变量 换成 即可:
- 左边合并:(你看,复杂的 正好抵消了,只剩下一个干净的积分)
右边求导: 对 求导,利用链式法则:
第四步:得出积分表达式并求解
经过求导,我们得到了一个新的等式:
题目要求计算 。 根据定积分的性质,积分变量用什么字母表示不影响结果( 和 是一样的)。
我们只需要在上面的等式中,令 :