1.下列不等式中正确的是 。
A $\displaystyle{\int_{0}^{1} x^{2} d x \leq \int_{0}^{1} x^{3} d x}$
B $\displaystyle{\int_{0}^{1} x^{2} d x \geq \int_{0}^{1} x^{3} d x}$
C $\displaystyle{\int_{1}^{2} x^{3} d x \leq \int_{1}^{2} x^{2} d x}$
D $\displaystyle{\int_{1}^{2} x d x \geq \int_{1}^{2} x^{2} d x}$
分析选项A和B
计算 $\int_{0}^{1} x^{2} d x$ 和 $\int_{0}^{1} x^{3} d x$:
$$\int_{0}^{1} x^{2} d x = \left. \frac{x^{3}}{3} \right|_{0}^{1} = \frac{1}{3}$$
$$\int_{0}^{1} x^{3} d x = \left. \frac{x^{4}}{4} \right|_{0}^{1} = \frac{1}{4}$$
比较 $\frac{1}{3}$ 和 $\frac{1}{4}$,显然 $\frac{1}{3} > \frac{1}{4}$。因此,选项A错误,选项B正确。
分析选项C和D
计算 $\int_{1}^{2} x^{2} d x$ 和 $\int_{1}^{2} x^{3} d x$:
$$\int_{1}^{2} x^{2} d x = \left. \frac{x^{3}}{3} \right|_{1}^{2} = \frac{8}{3} - \frac{1}{3} = \frac{7}{3}$$
$$\int_{1}^{2} x^{3} d x = \left. \frac{x^{4}}{4} \right|_{1}^{2} = \frac{16}{4} - \frac{1}{4} = \frac{15}{4}$$
比较 $\frac{15}{4}$ 和 $\frac{7}{3}$,$\frac{15}{4} \approx 3.75$,$\frac{7}{3} \approx 2.333$,因此 $\frac{15}{4} > \frac{7}{3}$,选项C错误。
计算 $\int_{1}^{2} x d x$:
$$\int_{1}^{2} x d x = \left. \frac{x^{2}}{2} \right|_{1}^{2} = \frac{4}{2} - \frac{1}{2} = \frac{3}{2}$$
比较 $\frac{3}{2}$ 和 $\frac{7}{3}$,$\frac{3}{2} = 1.5$,$\frac{7}{3} \approx 2.333$,因此 $\frac{3}{2} < \frac{7}{3}$,选项D错误。
第二题解答
根据微积分基本定理,$\frac{d y}{d x} = (x-1)^{2}(x+2)$。
当 $x=0$ 时:
$$\left. \frac{d y}{d x} \right|_{x=0} = (0-1)^{2}(0+2) = 1 \times 2 = 2$$
因此,正确答案是D。
第三题解答
微分方程为 $y' + x y = e^{-\frac{x^{2}}{2}}$。
验证选项A:$y = e^{-\frac{x^{2}}{2}}$
计算导数:
$$y' = -x e^{-\frac{x^{2}}{2}}$$
代入方程:
$$-x e^{-\frac{x^{2}}{2}} + x e^{-\frac{x^{2}}{2}} = 0 \neq e^{-\frac{x^{2}}{2}}$$
选项A错误。
验证选项B:$y = x e^{-\frac{x^{2}}{2}}$
计算导数:
$$y' = e^{-\frac{x^{2}}{2}} - x^{2} e^{-\frac{x^{2}}{2}}$$
代入方程:
$$e^{-\frac{x^{2}}{2}} - x^{2} e^{-\frac{x^{2}}{2}} + x^{2} e^{-\frac{x^{2}}{2}} = e^{-\frac{x^{2}}{2}}$$
等式成立,选项B正确。
验证选项C和D:
类似地,可以验证选项C和D不满足微分方程,因此错误。