填空题(共4题,20.0分) 12.(5.0分) int (2x+3)dx=____。
题目解答
答案
$\int (2x+3) \, dx = \int 2x \, dx + \int 3 \, dx = x^2 + 3x + C$ 或者使用换元法,令 $u = 2x + 3$,则 $dx = \frac{1}{2} \, du$,得: $\int u \cdot \frac{1}{2} \, du = \frac{u^2}{4} + C = \frac{(2x+3)^2}{4} + C = x^2 + 3x + C'$ 其中 $C'$ 为常数。两种方法结果等价。 答案: $\boxed{x^2 + 3x + C}$
解析
本题考查不定积分的计算,解题思路是利用不定积分的基本性质和基本积分公式来求解。
方法一:利用不定积分的加法性质
根据不定积分的加法性质$\int [f(x)+g(x)]dx=\int f(x)dx+\int g(x)dx$,对于$\int (2x + 3)dx$,可将其拆分为$\int 2xdx+\int 3dx$。
- 计算$\int 2xdx$:
根据不定积分的常数倍数性质$\int kf(x)dx=k\int f(x)dx$($k$为常数),可得$\int 2xdx = 2\int xdx$。
再根据基本积分公式$\int x^n dx=\frac{x^{n + 1}}{n + 1}+C$($n\neq -1$),当$n = 1$时,$\int xdx=\frac{x^{1 + 1}}{1 + 1}+C=\frac{x^2}{2}+C$,所以$2\int xdx = 2\times\frac{x^2}{2}+C=x^2+C_1$($C_1$为常数)。 - 计算$\int 3dx$:
同样根据不定积分的常数倍数性质,$\int 3dx = 3\int 1dx$。
因为$\int 1dx=\int x^0dx=\frac{x^{0 + 1}}{0 + 1}+C=x+C$,所以$3\int 1dx = 3x+C_2$($C_2$为常数)。 - 合并结果:
$\int (2x + 3)dx=\int 2xdx+\int 3dx=x^2+C_1+3x+C_2$,令$C = C_1 + C_2$($C$为常数),则$\int (2x + 3)dx=x^2 + 3x + C$。
方法二:换元法
令$u = 2x + 3$,对$u$求导,根据求导公式$(ax+b)^\prime=a$,可得$du = 2dx$,即$dx=\frac{1}{2}du$。
将$u = 2x + 3$和$dx=\frac{1}{2}du$代入$\int (2x + 3)dx$中,得到$\int u\cdot\frac{1}{2}du$。
根据不定积分的常数倍数性质,$\int u\cdot\frac{1}{2}du=\frac{1}{2}\int udu$。
再根据基本积分公式$\int x^n dx=\frac{x^{n + 1}}{n + 1}+C$($n\neq -1$),当$n = 1$时,$\int udu=\frac{u^{1 + 1}}{1 + 1}+C=\frac{u^2}{2}+C$,所以$\frac{1}{2}\int udu=\frac{1}{2}\times\frac{u^2}{2}+C=\frac{u^2}{4}+C$。
将$u = 2x + 3$代回$\frac{u^2}{4}+C$中,得到$\frac{(2x + 3)^2}{4}+C$。
对$\frac{(2x + 3)^2}{4}+C$进行展开:
$\begin{align*}\frac{(2x + 3)^2}{4}+C&=\frac{4x^2+12x + 9}{4}+C\\&=x^2 + 3x+\frac{9}{4}+C\end{align*}$
令$C' = C+\frac{9}{4}$($C'$为常数),则$\frac{(2x + 3)^2}{4}+C=x^2 + 3x + C'$。
两种方法结果等价。