به محفل ریاضی ایرانیان خوش آمدید! لطفا برای استفاده از تمامی امکانات عضو شوید
+1 امتیاز
272 بازدید
در دانشگاه توسط mansour (784 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:

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

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

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

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

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

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

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

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

$\Box$

ریاضیدان، کسی است که شباهت ها را بین قضایا دریابد. ریاضیدان بهتر کسی است که بتواند شباهت بین برهان ها را ببیند. بهترین ریاضیدان کسی است که بتواند به شباهت بین نظریه ها توجه کند. و می توان تصور کرد که ریاضیدان نهایی کسی است که بتواند شباهت بین شباهت ها را مشاهده کند.
...