设f(x)有一阶连续导数,f(0)=0,f′(0)≠0,F(x)=∫x0(x2−t2)f(t)dt.当x→0时F′(x)与xk为同阶无穷小,求常数k.

问题描述:

设f(x)有一阶连续导数,f(0)=0,f′(0)≠0,F(x)=

x
0
(x2t2)f(t)dt.当x→0时F′(x)与xk为同阶无穷小,求常数k.

因为F(x)=

x
0
(x2t2)f(t)dt=x2
x
0
f(t)dt
-
x
0
t2f(t)dt

利用积分上限函数的求导公式可得,
F′(x)=2x
x
0
f(t)dt+x2f(x)−x2f(x)
=2x
x
0
f(t)dt

因为f(x)有一阶连续导数,f(0)=0,f′(0)≠0,
所以f(x)为x的同阶无穷小,
lim
x→0
f(x)
x
=
lim
x→0
f(x)−f(0)
x−0
=f′(0).
从而,
x
0
f(t)dt
为x2的同阶无穷小,
f(x)=2x
x
0
f(t)dt
为x3的同阶无穷小,
即:k=3.
答案解析:利用积分上限函数的求导公式可得F′(x)的表达式,利用已知条件可以确定k的值.
考试点:积分上限函数及其求导.
知识点:本题考查了积分上限函数的求导、同阶无穷小的定义与判定,综合性较强,难度系数适中.在求F′(x)时,一定要注意,由于被积函数值含有x,故不能直接求导,要先将x放到积分号之外,再求导.