已知 y=(2x−1)3ln⁡2x−1y = (2x - 1)^3 \ln \sqrt{2x - 1}。 证明 dydx=6(2x−1)2ln⁡2x−1+(2x−1)2\frac{\text{d}y}{\text{d}x} = 6(2x - 1)^2 \ln \sqrt{2x - 1} + (2x - 1)^2。 由此计算 ∫15(2x−1)2ln⁡2x−1 dx\int_{1}^{5} (2x - 1)^2 \ln \sqrt{2x - 1} \text{ d}x 的值。

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完整解法

5(i)

1. Simplify the logarithmic term using laws of logarithms before differentiating

y=(2x−1)3ln⁡(2x−1)12y = (2x - 1)^3 \ln (2x - 1)^{\frac{1}{2}}
y=12(2x−1)3ln⁡(2x−1)y = \frac{1}{2}(2x - 1)^3 \ln (2x - 1)

2. Apply the product rule to differentiate the expression

Let u=12(2x−1)3u = \frac{1}{2}(2x - 1)^3 and v=ln⁡(2x−1)v = \ln (2x - 1).
dudx=12⋅3(2x−1)2⋅2=3(2x−1)2\frac{\text{d}u}{\text{d}x} = \frac{1}{2} \cdot 3(2x - 1)^2 \cdot 2 = 3(2x - 1)^2
dvdx=12x−1⋅2=22x−1\frac{\text{d}v}{\text{d}x} = \frac{1}{2x - 1} \cdot 2 = \frac{2}{2x - 1}
dydx=udvdx+vdudx\frac{\text{d}y}{\text{d}x} = u \frac{\text{d}v}{\text{d}x} + v \frac{\text{d}u}{\text{d}x}
dydx=12(2x−1)3(22x−1)+ln⁡(2x−1)(3(2x−1)2)\frac{\text{d}y}{\text{d}x} = \frac{1}{2}(2x - 1)^3 \left( \frac{2}{2x - 1} \right) + \ln (2x - 1) \left( 3(2x - 1)^2 \right)

3. Simplify the derivative to match the required form

dydx=(2x−1)2+3(2x−1)2ln⁡(2x−1)\frac{\text{d}y}{\text{d}x} = (2x - 1)^2 + 3(2x - 1)^2 \ln (2x - 1)
Since ln⁡(2x−1)=2ln⁡(2x−1)12=2ln⁡2x−1\ln (2x - 1) = 2 \ln (2x - 1)^{\frac{1}{2}} = 2 \ln \sqrt{2x - 1}:
dydx=(2x−1)2+3(2x−1)2(2ln⁡2x−1)\frac{\text{d}y}{\text{d}x} = (2x - 1)^2 + 3(2x - 1)^2 (2 \ln \sqrt{2x - 1})
dydx=6(2x−1)2ln⁡2x−1+(2x−1)2\frac{\text{d}y}{\text{d}x} = 6(2x - 1)^2 \ln \sqrt{2x - 1} + (2x - 1)^2 (Shown)

答案

Shown

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