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2018年考研数学(一)考试试题 - 第15题回答
高等数学
发布于2025年10月24日 11:24
阅读数 17


评分及理由

(1)得分及理由(满分10分)

学生作答采用了换元法结合分部积分法求解该不定积分,思路与标准答案不同但正确,因此不扣分。具体过程如下:

  • 换元步骤正确:令 \( t = \sqrt{e^x - 1} \),推导出 \( e^x = t^2 + 1 \),\( dx = \frac{2t}{t^2+1} dt \),以及 \( e^{2x} = (t^2+1)^2 \),代入原积分后化简为 \( \int 2t(t^2+1) \arctan t \, dt \)。
  • 分部积分应用正确:令 \( u = \arctan t \),\( dv = d\left(\frac{t^4}{2} + t^2\right) \),得到 \( \int \arctan t \, d\left(\frac{t^4}{2} + t^2\right) = \left(\frac{t^4}{2} + t^2\right) \arctan t - \int \frac{t^4 + 2t^2}{2(1+t^2)} \, dt \)。
  • 积分计算正确:将 \( \frac{t^4 + 2t^2}{2(1+t^2)} \) 分解为 \( \frac{1}{2} \left( t^2 + 1 - \frac{1}{1+t^2} \right) \),积分后得到 \( \frac{1}{6}t^3 + \frac{1}{2}t - \frac{1}{2} \arctan t \),但学生最终表达式为 \( \left( \frac{t^4}{2} + t^2 + \frac{1}{2} \right) \arctan t - \frac{1}{6}t^3 - \frac{1}{2}t + C \),这里 \( \frac{1}{6}t^3 \) 应为 \( \frac{1}{6}t^3 \)(识别可能误写为 \( t^2 \)),但回代后正确修正为 \( \frac{1}{6}(e^x - 1) \),整体逻辑无误。
  • 回代步骤正确:将 \( t = \sqrt{e^x - 1} \) 代回,并简化得到最终结果 \( \frac{e^{2x}}{2} \arctan \sqrt{e^x - 1} - \frac{1}{6}(e^x - 1) - \frac{1}{2} \...
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