به محفل ریاضی ایرانیان خوش آمدید! لطفا برای استفاده از تمامی امکانات عضو شوید
+1 امتیاز
235 بازدید
در دانشگاه توسط mansour (769 امتیاز)

نشان دهید انتگرال معین زیر برابر است با :

$ \frac{ \pi }{ 2^{2n-1} } \binom{2n-2}{n-1} $

$ \int _0^ \infty \frac{ sin^{2n-1}x }{x}dx=? $

1 پاسخ

+1 امتیاز
توسط قاسم شبرنگ (4,161 امتیاز)

به راحتی می‌توان نشان داد که اگر $f$ تابعی باشد که برای هر $x$ در دامنه‌اش $f(x^+_- \pi )=f(x)$، آنگاه داریم:

$$ \int_0^ \infty \frac{sin^2x}{x^2} f(x)dx=\int_0^ \infty \frac{sinx}{x} f(x)dx= \int_0^ \frac{ \pi }{2} f(x)dx$$

خوب حالا داریم:

$$I_n=\int_0^ \infty \frac{sin^{2n-1}x}{x}dx=\int_0^ \infty \frac{sinx}{x}sin^{2n-2}xdx,sin^{2n-2}(x^+_-\pi)=sin^{2n-2}x$$

$$ \Rightarrow I_n=\int_0^ \frac{ \pi }{2} sin^{2n-2}xdx=\int_0^ \frac{ \pi }{2} sin^{2n-3}xd(-cosx)$$

$$=-sin^{2n-3}x.cosx|_{x=0}^{x= \frac{\pi}{2}}+(2n-3)\int_0^ \frac{ \pi }{2} sin^{2n-4}xcos^xdx$$

$$=0+(2n-3)\int_0^ \frac{ \pi }{2} sin^{2n-4}xcos^2xdx=(2n-3)\int_0^ \frac{ \pi }{2} sin^{2n-4}(1-sin^2x)dx$$

$$=(2n-3)I_{n-1}-(2n-3)I_n$$

$$ \Rightarrow (2n-2)I_n=(2n-3)I_{n-1} \Rightarrow I_n= \frac{2n-3}{2n-2}I_{n-1}$$

$$ \Rightarrow I_n= \frac{2n-3}{2n-2}. \frac{2n-5}{2n-4}.\frac{2n-7}{2n-6}... \frac{3}{4}. \frac{1}{2}I_1=\frac{2n-3}{2n-2}. \frac{2n-5}{2n-4}.\frac{2n-7}{2n-6}... \frac{3}{4}. \frac{1}{2} \frac{\pi}{2}$$

$$\frac{\pi}{2^{2n-1}} \binom{2n-2}{n-1}$$

$\Box$

یکی از اولین و بهترین وظایف معلم این نیست که به شاگردانش این احساس را القا کند که مسائل ریاضی ارتباط کمی با یکدیگر دارند و اصلا هیچ ارتباطی با چیزی دیگ ندارند. هنگامی که دوباره به راه حل مساله نگاه می کنیم از موقعیتی طبیعی برای تحقیق در مورد ارتباط های بین یک مساله برخوردار می شویم.
...