例3.1(莫斯科钢铁与合金学院1976年竞赛题) 设f′(sin2x)=cos2x+tan2x,0<x<1,试求函数f(x).
解析 由于cos2x=1-2sin2x,tan2x=,令sin2x=t,则
积分得
f(t)=-t2-ln|t-1|+C
由于0<x<1,所以0<t<1,于是
f(x)=-x2-ln(1-x)+C
例3.2(南京大学1993年竞赛题) 已知定义于R的函数f(x)满足
又f(0)=1,则f(x)=________.
解析 令lnx=t,则
积分得
令t=0,得f(0)=1=C1=1+C2,故C1=1,C2=0,于是
例3.3(江苏省1991年竞赛题) 设f(x)在[0,+∞)上连续,在(0,+∞)内可导,g(x)在(-∞,+∞)内有定义且可导,g(0)=1,又当x>0时
f(x)+g(x)=3x+2,f′(x)-g′(x)=1
f′(2x)-g′(-2x)=-12x2+1
求f(x)与g(x)的表达式.
解析 将f′(x)-g′(x)=1两边积分得
f(x)-g(x)=x+C1
由f(0)=g(0)=1,可得C1=0,故f(x)-g(x)=x.
将上式与f(x)+g(x)=3x+2联立解得
f(x)=2x+1,g(x)=x+1 (x≥0)(www.xing528.com)
在f′(2x)-g′(-2x)=-12x2+1中令u=2x得
f′(u)-g′(-u)=-3u2+1
两边积分得
f(u)+g(-u)=-u3+u+C2
由f(0)=g(0)=1,可得C2=2,所以
g(-u)=-u3+u+2-f(u)=-u3-u+1 (u≥0)
所以
g(x)=x3+x+1 (x<0)
例3.4(莫斯科全苏大学生1975年竞赛题) 求满足下列条件的可微函数f(x):对任意的x,y(x≠y),有=f′(αx+βy),这里α≥0,β≥0,且α+β=1.
解析 令x=u-βv,y=u+αv,则y-x=v(v≠0),αx+βy=u,故有
f(y)-f(x)=f(u+αv)-f(u-βv)=vf′(u)
对v求导两次得
α2f″(u+αv)=β2f″(u-βv)
即α2f″(y)=β2f″(x),对一切x,y(x≠y)成立.
(1)若α≠β,则f″(x)=0,积分得所求函数为
f(x)=C1x+C2
(2)若α=β=,则f″(x)=C1,积分得所求函数为
以上两式中,C1,C2,C3为任意常数.
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