专升本偶倍奇零例题:对称区间积分的常考题

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专升本偶倍奇零例题基本按同一个套路做:先看积分区间是不是 [−a, a],再逐项判断被积函数是奇是偶,最后奇函数项记 0、偶函数项改写成 0 到 a 上积分的 2 倍。选择题和填空题里它常常一步出答案,计算题里则多以「拆项后一半为零」的形式出现。下面给出三步做法、常见奇偶函数速查和 4 道逐步解析,每道题都附答案数值,备课或自测时可以直接核对。

三步做法与奇偶速查

步骤 做什么 卷面上写一句
① 看区间 上下限互为相反数 积分区间 [−1, 1] 关于原点对称
② 判奇偶 把 x 换成 −x 比较,和式先拆项 x² ln(x+√(1+x²)) 为奇函数
③ 化简 奇项记 0,偶项写成 0 到 a 上积分的 2 倍 原式 = 0 + 2∫₀¹ … dx

第二步靠熟记几类函数。专升本题目里反复出现的是下面这些:

奇函数 偶函数
x、x³、x⁵ x²、x⁴、常数
sin x、tan x、arctan x cos x、|x|
ln(x+√(1+x²))、eˣ−e⁻ˣ eˣ+e⁻ˣ、e^(−|x|)

乘积规律只有三条:奇×奇=偶,偶×偶=偶,奇×偶=奇。和式要逐项判断,整体往往既不奇也不偶,这就是第二步要写「拆项」的原因。

例 1(选择题)与例 2(填空题)

例 1 下列定积分等于 0 的是( )。

A. ∫₋₁¹ x² ln(x+√(1+x²)) dx B. ∫₋₁¹ x arctan x dx C. ∫₋₁² x³ dx D. ∫₋₁¹ (eˣ+e⁻ˣ) dx

逐项排查:C 的区间是 [−1, 2],关于原点并不对称,它的值是 15/4。D 的被积函数是正的偶函数,积分约为 4.70。B 是奇×奇=偶,等于 2∫₀¹ x arctan x dx=π/2−1,约 0.571。A 中 x² 为偶,而 ln(−x+√(1+x²))=ln(1/(x+√(1+x²)))=−ln(x+√(1+x²)),对数式为奇,乘积为奇,积分为 0,选 A。

例 2 ∫ 从 −π/2 到 π/2 的 (x³+sin²x)cos x dx = ______。

拆项:x³cos x 是奇×偶=奇,积分为 0;sin²x cos x 是偶×偶=偶。原式等于 2∫₀^(π/2) sin²x cos x dx,凑微分后原函数是 sin³x/3,代入得 2/3。整道题在编辑器里写成一行:

编辑器里例 2 拆项后偶倍的一行推导

例 3、例 4(计算题)

例 3 求 ∫₋₁¹ (x+√(1−x²))² dx。

先展开平方:x²+2x√(1−x²)+1−x²,x² 与 −x² 抵消,只剩 1+2x√(1−x²)。中间项是奇×偶=奇,积分为 0;常数 1 在长度为 2 的区间上积分,原式 = 2。

例 3:展开平方后奇函数项积分为零,结果为 2

这道题不展开也能做,但要用三角代换处理 √(1−x²),卷面多出半页。先展开、再看奇偶,是对称区间上带平方的题的通用顺序。

例 4 求 ∫₋₂² (|x|+x)e^(−|x|) dx。

拆成两项:|x|e^(−|x|) 是偶函数,x·e^(−|x|) 是奇×偶=奇,积分为 0。原式等于 2∫₀² x e⁻ˣ dx。右半区间上 x≥0,绝对值才能直接去掉。分部积分得原函数 −(x+1)e⁻ˣ,代入 0 与 2 得 1−3e⁻²,所以原式 = 2−6e⁻²,约 1.188。推导可以照下面的源码录入:

\begin{aligned}
\int_{-2}^{2}\left(|x|+x\right)e^{-|x|}\,dx &= 2\int_{0}^{2}xe^{-x}\,dx+0 \\
&= 2\left[-(x+1)e^{-x}\right]_{0}^{2} \\
&= 2-6e^{-2}
\end{aligned}

奇函数那一项在图上看得更清楚:x·e^(−|x|) 在原点两侧的面积一正一负、大小相同,正好抵消。

奇函数 x·e^(−|x|) 在原点两侧面积一正一负

易丢分的四处

  1. 区间没核对:例 1 的 C 上下限是 −1 和 2,套口诀写 0 直接丢分。
  2. 和式整体判奇偶:例 2 的 (x³+sin²x)cos x 整体既不奇也不偶,要拆成两项分别判断。
  3. 偶倍漏乘 2:例 4 写成 ∫₀² x e⁻ˣ dx,结果只剩一半。
  4. 先去绝对值再拆项:例 4 若在整个 [−2, 2] 上把 e^(−|x|) 写成 e⁻ˣ,左半区间就错了;先偶倍把区间换成 [0, 2],再去绝对值。

四道题的判断依据和答案汇总如下,考前扫一遍即可:

四道例题的题型、奇偶判断与答案汇总表

积分号带上下限的读法与写法,可以参考 积分符号。

出练习卷时,例 3、例 4 这类看似要硬算的题最能检验学生是否先看奇偶。例 4 的代码块点一下就能带进编辑页,改上下限或被积函数,另出一道同型题。

延伸阅读

  • 积分符号:有无上下限时结果类型的区别,以及录入时把界限绑定到积分号
  • 站内教程文章列表:按「使用技巧 / 常见问题 / 资讯动态」分类的全部文章

常见问题

专升本常考哪些奇偶函数?
奇函数常见的是 x 的奇次幂、正弦、正切、反正切,还有 x 加根号下一加 x 平方再取对数这一个对数式;偶函数常见的是 x 的偶次幂、余弦、绝对值,以及 e 的负绝对值次方。题目里的被积函数多半由它们相乘或相加拼成,乘积按奇乘奇得偶、奇乘偶得奇来判断,和式要逐项判断。