题目
Problem
Find the exact value of ∫013x2e3xdx.
(6)
题目中文翻译
求 ∫013x2e3xdx 的精确值。
(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
解法一
思路
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先对指数函数积分,连续使用两次分部积分,使多项式的次数逐次降低。
答题过程
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Let I=∫013x2e3xdx. Using integration by parts gives
I=[x2e3x]01−∫012xe3xdx.
For the remaining integral, integrate by parts again:
∫012xe3xdx==[32xe3x]01−32∫01e3xdx[32xe3x−92e3x]01.
Therefore
I===[e3x(x2−32x+92)]01e3(1−32+92)−9295e3−92.
解法二
思路
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也可设原函数为指数函数乘一个二次多项式。求导并比较系数,可以直接确定这个多项式。
答题过程
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Let an antiderivative be e3x(ax2+bx+c). Differentiating gives
e3x(3ax2+(2a+3b)x+b+3c).
Matching this to 3x2e3x gives
3a=2a+3b=b+3c=3,0,0.
Thus a=1, b=−2/3 and c=2/9. Evaluating at 1 and 0 gives
e3(1−32+92)−92=95e3−92.