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106 台灣大學微積分(C) 第 5 題

考題 / 轉學考微積分 / 台灣大學 / 微積分C

106學年度 · 106台大微積分C · 第 5 題

題目

Problem

  1. ∫0π(cos⁡2x+sec⁡2x) dx=?\int_0^\pi(\cos^2x+\sec^2x)\,\mathrm{d}x=? (10%)(10\%)

解答

解法一

思路

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  • sec⁡2x\sec^2x 在 x=π/2x=\pi/2 無定義,必須把定積分視為兩段瑕積分;不可直接套用原函數跨越奇點。

答題過程

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在 π/2\pi/2 附近,sec⁡2x≥0\sec^2x\ge0 且具有垂直漸近線。左半段已經發散:

lim⁡b→(π/2)−∫0bsec⁡2x dx=lim⁡b→(π/2)−tan⁡b=+∞.\lim_{b\to(\pi/2)^-}\int_0^b\sec^2x\,\mathrm{d}x =\lim_{b\to(\pi/2)^-}\tan b=+\infty.

加入有界的 cos⁡2x\cos^2x 不會改變此結論,因此原積分發散,答案為 divergent\boxed{\text{divergent}}。