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104 台灣大學微積分(B) 第 5 題

考題 / 轉學考微積分 / 台灣大學 / 微積分B

104學年度 · 104台大微積分B · 第 5 題

題目

Problem

一、填充題

  1. 計算
∫01(∫y21x1+x4 dx)dy=(5)‾\int_0^1\left(\int_{y^2}^1\frac{\sqrt{x}}{1+x^4}\,\mathrm{d}x\right)\mathrm{d}y=\underline{\quad(5)\quad}

(8 分)。

解答

解法一

思路

  • 先交換積分次序,使內積分成為對 yy 的常數函數。

答題過程

展開

區域可改寫為 0≤x≤1, 0≤y≤x0\le x\le1,\ 0\le y\le\sqrt{x},所以

∫01∫y21x1+x4 dx dy= ∫01∫0xx1+x4 dy dx= ∫01x1+x4 dx=12tan⁡−1(x2)∣01.\begin{align*} \int_0^1\int_{y^2}^1\frac{\sqrt{x}}{1+x^4}\,\mathrm{d}x\,\mathrm{d}y =&\,\int_0^1\int_0^{\sqrt{x}}\frac{\sqrt{x}}{1+x^4}\,\mathrm{d}y\,\mathrm{d}x\\[4mm] =&\,\int_0^1\frac{x}{1+x^4}\,\mathrm{d}x=\frac12\tan^{-1}(x^2)\Big|_0^1. \end{align*}

答案為 π8\boxed{\frac{\pi}{8}}。