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CalcGospel 國際數學圖譜
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IAL 2025 Oct A Q1

A Level / Edexcel / P3

IAL 2025 Oct A Paper · Question 1

题目

Problem

Find

(i) (a)

(2x+3)12dx\int(2x+3)^{12}\,\mathrm{d}x
(2)

(b)

5x4x2+1dx\int\frac{5x}{4x^2+1}\,\mathrm{d}x
(2)

(ii) Given that

a2at+1tdt=ln7a>0\int_a^{2a}\frac{t+1}{t}\,\mathrm{d}t =\ln7\qquad a>0

find the exact value of constant aa.

(Solutions relying on calculator technology are not acceptable.)

(4)
题目中文翻译

(i) (a)

(2x+3)12dx\int(2x+3)^{12}\,\mathrm{d}x

(b)

5x4x2+1dx\int\frac{5x}{4x^2+1}\,\mathrm{d}x

(ii) 已知

a2at+1tdt=ln7a>0\int_a^{2a}\frac{t+1}{t}\,\mathrm{d}t =\ln7\qquad a>0

求常数 aa 的精确值。

(不接受依赖计算器技术的解法。)

解答

(i)(a)

解法一

思路

展开

这是线性函数幂的积分。把指数增加 11 后,还要除以新指数 1313 以及括号内线性函数的导数 22

答题过程

展开

Using the reverse chain rule,

(2x+3)12dx=(2x+3)132(13)+c=(2x+3)1326+c.\begin{align*} \int(2x+3)^{12}\,\mathrm{d}x =&\,\frac{(2x+3)^{13}}{2(13)}+c\\ =&\,\boxed{\frac{(2x+3)^{13}}{26}+c}. \end{align*}

(i)(b)

解法一

思路

展开

分母 4x2+14x^2+1 的导数是 8x8x,与分子 5x5x 只差常数倍,因此使用 uudx=lnu+c\int\dfrac{u'}u\,\mathrm{d}x=\ln|u|+c。这里分母恒为正,所以不需要绝对值。

答题过程

展开

Since

ddx(4x2+1)=8x,\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}(4x^2+1)=8x,

we have

5x4x2+1dx=588x4x2+1dx=58ln(4x2+1)+c.\begin{align*} \int\frac{5x}{4x^2+1}\,\mathrm{d}x =&\,\frac58\int \frac{8x}{4x^2+1}\,\mathrm{d}x\\ =&\,\boxed{\frac58\ln(4x^2+1)+c}. \end{align*}

(ii)

解法一

思路

展开

先把被积函数拆成 1+1t1+\dfrac1t,再求原函数并代入上下限。由于 a>0a>0lna\ln aln(2a)\ln(2a) 都有定义;最后用对数定律解出 aa 的精确值。

答题过程

展开

First,

t+1t=1+1t.\frac{t+1}{t}=1+\frac1t.

Since a>0a>0,

a2at+1tdt=[t+lnt]a2a=2a+ln(2a)alna=a+ln2.\begin{align*} \int_a^{2a}\frac{t+1}{t}\,\mathrm{d}t =&\,\big[t+\ln t\big]_a^{2a}\\ =&\,2a+\ln(2a)-a-\ln a\\ =&\,a+\ln2. \end{align*}

Therefore,

a+ln2=ln7a=ln7ln2=ln(72).\begin{align*} a+\ln2=&\,\ln7\\ a=&\,\ln7-\ln2\\ =&\,\ln\bigg(\frac72\bigg). \end{align*}

Hence the exact value is

a=ln(72).\boxed{a=\ln\bigg(\frac72\bigg)}.