在高等数学的学习过程中,适量的练习是巩固知识和提升能力的重要途径。接下来,我们来探讨几个典型的高数练习题目。
题目一:极限计算
求函数 \( f(x) = \frac{x^3 - 8}{x^2 - 4} \) 当 \( x \to 2 \) 时的极限。
解析:
首先观察分子与分母是否有公因式可约。注意到 \( x^3 - 8 \) 是一个立方差公式,可以分解为 \( (x-2)(x^2 + 2x + 4) \),而 \( x^2 - 4 \) 可以分解为 \( (x-2)(x+2) \)。因此,原式可以化简为:
\[ f(x) = \frac{(x-2)(x^2 + 2x + 4)}{(x-2)(x+2)} \]
当 \( x \neq 2 \) 时,\( x-2 \) 可以约去,得到:
\[ f(x) = \frac{x^2 + 2x + 4}{x+2} \]
现在计算 \( x \to 2 \) 的极限:
\[ \lim_{x \to 2} \frac{x^2 + 2x + 4}{x+2} = \frac{2^2 + 2\cdot2 + 4}{2+2} = \frac{4 + 4 + 4}{4} = \frac{12}{4} = 3 \]
所以,\( \lim_{x \to 2} f(x) = 3 \)。
题目二:导数计算
设函数 \( g(x) = \ln(x^2 + 1) \),求其导数 \( g'(x) \)。
解析:
利用链式法则和对数函数的导数公式 \( (\ln u)' = \frac{u'}{u} \),我们可以得到:
\[ g'(x) = \frac{d}{dx} \ln(x^2 + 1) = \frac{1}{x^2 + 1} \cdot \frac{d}{dx}(x^2 + 1) \]
由于 \( \frac{d}{dx}(x^2 + 1) = 2x \),所以:
\[ g'(x) = \frac{2x}{x^2 + 1} \]
因此,函数 \( g(x) \) 的导数为 \( g'(x) = \frac{2x}{x^2 + 1} \)。
题目三:积分计算
计算不定积分 \( \int x e^{x^2} dx \)。
解析:
这里可以使用换元法。令 \( u = x^2 \),则 \( du = 2x dx \),即 \( x dx = \frac{1}{2} du \)。代入原积分,得到:
\[ \int x e^{x^2} dx = \int e^u \cdot \frac{1}{2} du = \frac{1}{2} \int e^u du \]
我们知道 \( \int e^u du = e^u + C \),因此:
\[ \int x e^{x^2} dx = \frac{1}{2} e^u + C = \frac{1}{2} e^{x^2} + C \]
最终结果为:
\[ \int x e^{x^2} dx = \frac{1}{2} e^{x^2} + C \]
以上就是几个典型的高数练习题及其详细解答。通过这些题目,我们可以更好地理解和掌握高等数学的基本概念和方法。希望同学们能够通过不断练习,提高自己的解题能力和数学素养。