在浩如烟海的考研数学题目中,有一道积分题堪称“数学界的珠穆朗玛峰”,其难度之高,令无数考生望而生畏。这道题不仅要求考生具备扎实的积分基础,还需巧妙运用高等数学的各种技巧。下面,就让我们一窥这道“考研数学最难积分题”的真面目。
题目:设函数$f(x)=\frac{1}{x^2}\sin\left(\frac{1}{x}\right)$,其中$x>0$,求$\int_0^1 f(x)dx$。
解析:本题考查了积分技巧、换元法、分部积分法等多种数学工具。解题过程如下:
1. 换元:令$t=\frac{1}{x}$,则$dt=-\frac{1}{x^2}dx$,从而原式变为$\int_1^\infty \sin t dt$。
2. 分部积分:设$u=\sin t$,$dv=dt$,则$du=\cos t dt$,$v=t$。根据分部积分公式,有
$$\int \sin t dt = -\cos t + C$$
代入原式得
$$\int_1^\infty \sin t dt = -\cos t \bigg|_1^\infty = 1$$
3. 回代:将$t=\frac{1}{x}$代回原式,得
$$\int_0^1 f(x)dx = \int_1^\infty \sin t dt = 1$$
综上所述,这道考研数学最难积分题的答案为1。
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