题目
Problem
In this question you must show all stages of your working.
Solutions relying entirely on calculator technology are not acceptable.
(i) Use the substitution u=ex−3 to show that
∫ln5ln7ex−34e3xdx=a+bln2
where a and b are constants to be found.
(7)
(ii) Show, by integration, that
∫3excos2xdx=pexsin2x+qexcos2x+c
where p and q are constants to be found and c is an arbitrary constant.
(5)
题目中文翻译
本题中你必须写出解题过程的所有步骤。
完全依赖计算器技术的解法不被接受。
(i) 令 u=ex−3,证明
∫ln5ln7ex−34e3xdx=a+bln2
其中 a,b 为待求常数。
(ii) 用积分证明
∫3excos2xdx=pexsin2x+qexcos2x+c
其中 p,q 为待求常数,c 为任意常数。
解答
(i)
解法一
思路
展开
按题目指定令 u=ex−3。需要同时改写 ex、dx 和上下限;换元后被积函数可展开为 4u+24+u36,于是积分结果自然包含 lnu。
答题过程
展开
Let
u=ex−3.
Then
ex=u+3
and
dxdu=ex=u+3,
so
dx=u+3du.
The limits become
x=ln5⟹u=2
and
x=ln7⟹u=4.
Therefore,
===∫ln5ln7ex−34e3xdx∫24u4(u+3)3u+3du∫24u4(u+3)2du∫24(4u+24+u36)du.
Hence
===∫ln5ln7ex−34e3xdx[2u2+24u+36lnu]24(128+36ln4)−(56+36ln2)72+36ln2.
Thus
a=72,b=36.
(ii)
解法一
思路
展开
连续使用两次分部积分。第一次会产生 ∫exsin2xdx;第二次处理这个积分后,原积分会再次出现。把它移到等式同一边,即可解出原积分。
答题过程
展开
Let
I=∫3excos2xdx.
Using integration by parts,
I=23exsin2x−23∫exsin2xdx.
Applying integration by parts again,
∫exsin2xdx==−21excos2x+21∫excos2xdx−21excos2x+61I.
Substituting this into the expression for I,
I==23exsin2x−23(−21excos2x+61I)23exsin2x+43excos2x−41I.
Therefore,
45I=I=23exsin2x+43excos2x,56exsin2x+53excos2x+c.
Hence
p=56,q=53.