題目
Problem
2. For every positive integer , let for . Which of the following statements is false?
(A) .
(B) .
(C) .
(D) .
(E) .
解答
解法一
思路
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- 注意到 ,因此每一個選項都有相同的結構: 這正是 在 上的 Riemann 和(以右端點為取樣點,等分為 份),其極限就是定積分 。
- 因此,判斷哪個敘述是錯的,只需把每個選項翻譯成對應的定積分,再逐一計算或估算積分值。其中 (A)(B)(E) 是直接算,(C) 需要做換元,而 (D) 很容易犯算術錯誤,請特別小心。
答題過程
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每個選項都利用 Riemann 和的極限公式 轉換後,逐一驗算如下:
(A) 對應 :
與選項一致。✓
(B) 對應 :
與選項一致。✓
(C) 對應 ,積分為 。
令 ,則 ,即 。積分範圍由 ,,代入後:
與選項一致。✓
(D) 對應 :
積分結果為 ,但選項宣稱是 。兩者不相等,此為錯誤敘述。✗
(E) 對應 :
與選項一致。✓
結論: 選項 (D) 為錯誤敘述。正確積分值為 ,而非 。