定积分∫01(2x−x2)dx\int_{0}^{1}(\sqrt{2x{-}x^{2}})dx等于()({ })
A. π4\dfrac{\pi}{4}
B. π2\dfrac{\pi}{2}
C. π−14\dfrac{\pi{-}1}{4}
D. π−12\dfrac{\pi{-}1}{2}

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完整解法

1. 将被积函数转化为圆的方程,确定其几何形状

设 y=2x−x2y = \sqrt{2x-x^2},由于根式性质,显然有 y≥0y \ge 0。
两边平方得:y2=2x−x2y^2 = 2x - x^2
移项并配方得:(x−1)2+y2=1(x-1)^2 + y^2 = 1
这表示以 (1,0)(1,0) 为圆心,半径 R=1R=1 的圆的上半圆部分。

2. 结合积分区间分析定积分所对应的几何图形区域

定积分的积分区间为 [0,1][0, 1]。
在直角坐标系中,曲线 y=2x−x2y = \sqrt{2x-x^2} 与直线 x=0x=0、x=1x=1 及 xx 轴(y=0y=0)围成的平面图形,刚好是以 (1,0)(1,0) 为圆心、半径为 11 的圆在第一象限且 x∈[0,1]x \in [0, 1] 的部分。
因为区间 [0,1][0,1] 的长度刚好等于圆的半径,所以该区域恰好是该圆的 14\dfrac{1}{4} 圆面。

3. 利用圆的面积公式求出定积分的值

半径 R=1R=1 的整圆面积为 S=πR2=πS = \pi R^2 = \pi。
因此,该 14\dfrac{1}{4} 圆面的面积为:
14S=π4\dfrac{1}{4} S = \dfrac{\pi}{4}
根据定积分的几何意义,该定积分的值等于此区域的面积,即:
∫01(2x−x2)dx=π4\int_{0}^{1}(\sqrt{2x-x^{2}})dx = \dfrac{\pi}{4}
故选 A。

答案

A

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