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数学
题目

已知函数f(x)在 (-infty ,+infty ) 上连续,且 (x)=((x+1))^2+-|||-(int )_(0)^xf(t)dt ,则当 geqslant 2 时, ^(n)(0)= __ .


题目解答

答案

解析

考查要点:本题主要考查微分方程与高阶导数的计算,需要结合积分方程通过求导转化为微分方程,进而找到各阶导数的递推关系。

解题核心思路:

  1. 消去积分项:通过对原方程连续求导,将积分方程转化为微分方程。
  2. 建立递推关系:通过观察高阶导数的表达式,发现从二阶导数开始,每一阶导数与前一阶导数之间的倍数关系。
  3. 计算初始条件:确定低阶导数在$x=0$处的值,结合递推关系求出高阶导数。

破题关键点:

  • 两次求导:第一次求导消去积分项,第二次求导得到微分方程。
  • 递推规律:从二阶导数开始,每一阶导数是前一阶导数的两倍。
  1. 求一阶导数
    原方程:
    $f(x) = (x+1)^2 + 2\int_0^x f(t)dt$
    对$x$求导得:
    $f'(x) = 2(x+1) + 2f(x)$

  2. 求二阶导数
    对$f'(x)$求导:
    $f''(x) = 2 + 2f'(x)$

  3. 求三阶及以上导数
    对$f''(x)$求导:
    $f'''(x) = 2f'(x) + 2f''(x) = 2f''(x)$
    同理,更高阶导数满足递推关系:
    $f^{(n)}(x) = 2f^{(n-1)}(x) \quad (n \geq 3)$

  4. 计算初始条件

    • $f(0) = (0+1)^2 + 2\int_0^0 f(t)dt = 1$
    • $f'(0) = 2(0+1) + 2f(0) = 4$
    • $f''(0) = 2 + 2f'(0) = 10$
  5. 递推求高阶导数
    根据递推关系$f^{(n)}(0) = 2f^{(n-1)}(0)$,可得:
    $f^{(n)}(0) = 2^{n-2} \cdot f''(0) = 2^{n-2} \cdot 10 = 5 \cdot 2^{n-1} \quad (n \geq 2)$

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