解答题
[2003年]设函数f(x)连续且恒大于零,
问答题
24.
讨论F(t)在区间(0,+∞)内的单调性;
【正确答案】
因Ω(t)为球体,且被积函数为x
2
+y
2
+z
2
的函数,故用球面坐标系计算三重积分,对分子使用球坐标变换x=ρsinφcosθ,y=ρsinφsinθ,z=ρcosφ:
f(x
2
+y
2
+z
2
)dV=∫
0
2π
dθ∫
0
π
dφ∫
0
t
f(ρ
2
)ρ
2
sinφdρ
=∫
0
2π
dθ∫
0
π
sinφdφ∫
0
t
f(ρ
2
)ρ
2
dρ
=4π∫
0
t
f(ρ
2
)ρ
2
dρ.
分母作极坐标变换x=rcosθ,y=rsinθ,得
【答案解析】
问答题
25.
证明当t>0时,F(t)>(2/π)G(t).
【正确答案】
F(t)一
=2{∫
0
t
f(r
2
)r
2
dr∫
0
t
f(r
2
)dr—[∫
0
t
f(r
2
)rdr]
2
}/[∫
0
1
f(r
2
)dr∫
0
1
rf(r
2
)dr].
令g(t)=∫
0
t
f(r
2
)r
2
dr∫
0
t
f(r
2
)dr一[∫
0
t
rf(r
2
)dr]
2
,则g(0)=0.又因f(x)恒大于零,有
g'(t)=f(t
2
)t
2
∫
0
t
f(r
2
)dr+f(t
2
)∫
0
t
f(r
2
)r
2
dr一2f(t
2
)t∫
0
t
f(r
2
)rdr
=f(t
2
)[∫
0
t
f(t
2
)t
2
dr+∫
0
t
f(r
2
)r
2
dr—2∫
0
t
f(r
2
)rtdr]
=f(t
2
)∫
0
t
f(t
2
)(t
2
一2rt+r
2
)dr
=f(t
2
)∫
0
t
f(t
2
)(t一r)
2
dr>0.
故g(t)在(0,+∞)内单调增加,又g(0)=0,所以当t>0时有g(t)>0,又∫
0
t
f(r
2
)dr∫
0
1
rf(r
2
)dr>0,故当t>0时
即
【答案解析】
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