题目
Problem
Let f(x)=(1+x)(4+x2)−7x2+2x−6.
(a) Express f(x) in partial fractions.
(5)
(b) Hence find the exact value of ∫02f(x)dx. Give your answer in the form aπ−lnb, where a and b are constants.
(6)
题目中文翻译
设 f(x)=(1+x)(4+x2)−7x2+2x−6。
(a) 将 f(x) 表示为部分分式。
(5)
(b) 由此求 ∫02f(x)dx 的精确值。答案以 aπ−lnb 的形式表示,其中 a 和 b 为常数。
(6)
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
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不可约二次因式对应一次分子。代根先求一个系数,再比较其余系数。
答题过程
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Write
f(x)=1+xA+4+x2Bx+C.
Multiplying through,
−7x2+2x−6=A(4+x2)+(Bx+C)(1+x).
Putting x=−1 gives −15=5A, so A=−3.
Comparing the coefficients of x2 gives A+B=−7, so B=−4. The constant coefficient gives 4A+C=−6, so C=6.
The linear coefficient also checks: B+C=2. Hence
f(x)=−1+x3+4+x2−4x+6.
(b)
解法一
思路
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承接(a),把二次分母上的一次分子再拆开,分别得到对数与反正切。代入上下限后合并所有对数。
答题过程
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From (a), the term −4x/(4+x2) integrates to −2ln(4+x2) because the denominator has derivative 2x. Also, ∫6/(4+x2)dx=3tan−1(x/2)+C. Thus
∫f(x)dx=−3ln(1+x)−2ln(4+x2)+3tan−12x+C
on [0,2]. Therefore
∫02f(x)dx====[−3ln(1+x)−2ln(4+x2)+3tan−12x]02−3ln3−2ln8+43π+2ln443π−3ln3−2ln243π−ln108.