本题导读
本题考查定积分的换元积分法,涉及根式代换与换元后的上下限变换。
📌【题干】
Question
(1977年天津卷) 计算:.
🔍【思路分析】
破题导航
- 确定换元方式:被积函数分母含根式 ,用根式代换,设 ,化为有理式积分。
- 换元与换微分:
- 由 得 ;
- 求导得 。
- 换积分上下限:
- 对应 ;
- 对应 。
计算积分:代入并化简为幂函数积分,用牛顿-莱布尼茨公式求值。
✅【答案】
Success
✍【详细解析】
Abstract
- 第一步:换元并求微分关系 设 ()。 两边平方:
分子中的 用 表示:
对 求微分:
第二步:变换积分上下限 由 :
当 时, ;
当 时, 。
第三步:代入并化简
约去 ,并把 提到积分号外:
- 第四步:求原函数并计算
代入上下限:
- 上限 3:
- 下限 1:
作差:
所以,定积分的值为:
💡【考点归纳与避坑指南】
Danger
- 核心考点:定积分的根式换元、换元后上下限的同步变换、牛顿-莱布尼茨公式。
- 核心方法:换元积分法。
- 避坑指南:
换元后忘换上下限:换元后积分上下限要按 从 换成 ,不能仍写 和 。
不需代回原变量:定积分换限后直接代入新上、下限即可,不必把 还原成 再代入 0 和 4。
📖【试题探源与推广】
Tip
试题探源:本题为 1977 年天津卷第 7 题,考查定积分的根式换元积分法。
结论推广:对 ,令 ,则 ,,得 ,其中 ,。本题 ,,代入得 。
🔗【关联脉络】
Multi column