题目
Problem
Let f(x)=(4+x2)(1+x)5x2+x+11.
(a) Express f(x) in partial fractions.
(5)
(b) Hence show that ∫02f(x)dx=ln54−81π.
(5)
题目中文翻译
设 f(x)=(4+x2)(1+x)5x2+x+11。
(a) 将 f(x) 表示为部分分式。
(5)
(b) 由此证明 ∫02f(x)dx=ln54−81π。
(5)
原卷通用作答要求
Answer all questions. You should use a calculator where appropriate.
You must show all necessary working clearly; no marks will be given for unsupported answers from a calculator.
Give non-exact numerical answers correct to 3 significant figures, or 1 decimal place for angles in degrees, unless a different level of accuracy is specified in the question.
请回答所有题目。适当时应使用计算器。必须清楚展示所有必要的计算过程;仅给出计算器答案而没有过程,不予评分。除非题目另有精度要求,非精确数值答案保留 3 位有效数字,以度为单位的角度保留 1 位小数。
解答
(a)
解法一
思路
展开
二次因子的分子须设一次式。清分母后先代入 x=−1,再用常数项及二次项求其余系数。
答题过程
展开
Write
f(x)=4+x2Ax+B+1+xC.
Then
5x2+x+11=(Ax+B)(1+x)+C(4+x2).
At x=−1, 15=5C, so C=3.
Comparing constant terms, 11=B+4C, so B=−1. Comparing coefficients of x2, 5=A+C, so A=2.
Thus
f(x)=4+x22x−1+1+x3.
(b)
解法一
思路
展开
承接(a),把二次因子上的分式再按分子拆开,分别得到对数和反正切。代入上下限后用对数法则合成 ln54。
答题过程
展开
Using part (a),
f(x)=4+x22x−4+x21+1+x3.
Since dxdtan−1(x/2)=2/(4+x2),
the integral of −1/(4+x2) is −21tan−1(x/2).
The logarithm arguments below are positive on [0,2]. Therefore
I====[ln(4+x2)−21tan−12x+3ln(1+x)]02ln8−214π+3ln3−ln4ln2+ln27−8πln54−8π.