Skip to content
CalcGospel 國際數學圖譜
返回

CIE 9709 2024 November Paper 31 Q2

A Level / CIE / P3

CIE 9709 2024 Nov Paper 31 Paper · Question 2

题目

Problem

Find the exact value of ∫13x2ln⁡3x dx\displaystyle\int_1^3 x^2\ln3x\,\mathrm{d}x. Give your answer in the form aln⁡b+ca\ln b+c, where aa and cc are rational and bb is an integer.

(5)
题目中文翻译

求 ∫13x2ln⁡3x dx\displaystyle\int_1^3 x^2\ln3x\,\mathrm{d}x 的精确值。答案以 aln⁡b+ca\ln b+c 的形式表示,其中 aa 和 cc 为有理数,bb 为整数。

(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

解法一

思路

展开

用分部积分,使对数求导、多项式积分。代入端点后把 ln⁡9\ln9 化成 2ln⁡32\ln3。

答题过程

展开

Let I=∫13x2ln⁡(3x) dxI=\int_1^3x^2\ln(3x)\,\mathrm{d}x. For integration by parts, take u=ln⁡(3x)u=\ln(3x) and dv=x2 dx\mathrm{d}v=x^2\,\mathrm{d}x, so du=dx/x\mathrm{d}u=\mathrm{d}x/x and v=x3/3v=x^3/3. Then

I= [x33ln⁡(3x)]13−13∫13x2 dx= [x33ln⁡(3x)−x39]13= 9ln⁡9−3−13ln⁡3+19= 533ln⁡3−269.\begin{align*} I=&\,\bigg[\frac{x^3}{3}\ln(3x)\bigg]_1^3 -\frac13\int_1^3x^2\,\mathrm{d}x\\[4mm] =&\,\bigg[\frac{x^3}{3}\ln(3x)-\frac{x^3}{9}\bigg]_1^3\\[4mm] =&\,9\ln9-3-\frac13\ln3+\frac19\\[4mm] =&\,\boxed{\frac{53}{3}\ln3-\frac{26}{9}}. \end{align*}