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2025年考研数学(二)考试试题 - 第11题回答
高等数学2
发布于2025年12月14日 20:07
阅读数 20

-1


评分及理由

(1)得分及理由(满分5分)

学生给出的答案是 \( a = -1 \)。

我们需要计算积分 \( \int_{1}^{+\infty}\frac{a}{x(2x + a)}dx \),并令其等于 \( \ln 2 \),从而求解 \( a \)。

首先,对积分进行计算。被积函数可以分解为部分分式: \[ \frac{a}{x(2x + a)} = \frac{A}{x} + \frac{B}{2x + a} \] 通过比较系数可得 \( A = 1, B = -1 \),因此: \[ \frac{a}{x(2x + a)} = \frac{1}{x} - \frac{1}{x + \frac{a}{2}} = \frac{1}{x} - \frac{1}{x + \frac{a}{2}} \] (注意:\( \frac{1}{2x+a} \) 的系数为 -1,所以是 \( -\frac{1}{x + a/2} \))。

于是积分: \[ \int_{1}^{+\infty}\frac{a}{x(2x + a)}dx = \int_{1}^{+\infty} \left( \frac{1}{x} - \frac{1}{x + \frac{a}{2}} \right) dx = \left[ \ln x - \ln\left(x + \frac{a}{2}\right) \right]_{1}^{+\infty} = \left[ \ln\frac{x}{x + \frac{a}{2}} \right]_{1}^{+\infty} \] 当 \( x \to +\infty \) 时,\( \frac{x}{x + a/2} \to 1 \),所以 \( \ln 1 = 0 \)。因此积分值为: \[ 0 - \ln\frac{1}{1 + \frac{a}{2}} = -\ln\left(\frac{1}{1 + \frac{a}{2}}\right) = \ln\left(1 + \frac{a}{2}\right) \] 令其等于 \( \ln 2 \),则: \[ \ln\left(1 + \frac{a}{2}\right) = \ln 2 \quad \Rightarrow \quad 1 + \frac{a}{2} = 2 \q...

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