Question

一道微积分证明题……求救啊 积分上限π/2,下限0 函数是f（x）绝对值sin nx n趋向正无穷 还有一个是上限和

一道微积分证明题……求救啊 积分上限π/2,下限0 函数是f（x）绝对值sin nx n趋向正无穷 还有一个是上限和下限同上 积函数是f（x） 证明上一个定积分是下一个的2/π倍
右边还要乘以2/π

Answer 1

(0,π/2)∫f(x)|sinnx|dx
换元nx=t
=1/n*(0,nπ/2)∫f(t/n)|sint|dt
=1/n*[(0,π)∫f(x/n)sinxdx-(π,2π)∫f(x/n)sinxdx+...+(-1)^k(kπ,(k+1)π))∫f(x/n)sinxdx+...]
对负项，换元x-kπ=t，从而-((k-1)π,kπ))∫f(x/n)sinxdx=(0,π))∫f[(t+k)/n]sintdt
所以原式
=1/n*[(0,π)∫f(x/n)sinxdx+(0,π)∫f[(x+π)/n]sinxdx+...+(0,π))∫f[(x+kπ)/n)sinxdx+...]
k和n之间的关系
当nπ/2为偶数时，2k=n
当nπ/2为奇数时，2k+1=n
当n→∞，有限项皆可略去，方便起见，就取2k=n
原式
=1/(2k)*{(0,π)∫f[x/(2k)]sinxdx+(0,π)∫f[(x+π)/(2k)]sinxdx+...+(0,π))∫f[(x+kπ)/(2k)sinxdx+...}
=1/(2k)*(0,π)∫sinx{f[x/(2k)]+∫f[(x+π)/(2k)]+...+f[(x+kπ)/(2k)]+...}dx
根据定积分的定义k→∞
结束项（上限）lim (x+kπ)/(2k)=t，开始项（下限）=lim x/2k=0
积分区间长=lim (kπ+x-x)/(2k)=π/2，所以lim π/2/k=lim π/(2k)=dt
所以原式
=1/π*(0,π)∫sinx[(0,π/2)∫f(t)dt]dx
=1/π*(0,π)∫sinxdx(0,π/2)∫f(t)dt
=2/π*(0,π/2)∫f(t)dt
=2/π*(0,π/2)∫f(x)dx
证毕