高数 定积分 如何 证明下面的式子
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用广义积分中值定理,立刻能得出结果,结果是0 。
先要知道广义积分中值定理:
设f(x)与g(x)在[a,b]上都连续,且g(x)在[a,b]上不变号,则至少存在一点 ξ ∈[a,b],使得
∫ f(x)·g(x) dx = f(ξ) · ∫ g(x) dx ,积分限是a到b
=========================================================================
证明:设 f(x)=1/(1+x), g(x)=x^n ,易知,设f(x)与g(x)在[0,1]上都连续,且g(x)在[0,1]上不变号。所以,由广义积分中值定理,可知,存在一点 ξ ∈[0,1],使得
∫ f(x)·g(x) dx = f(ξ) · ∫ g(x) dx ,积分限是0到1
即 存在一点 ξ ∈[0,1],使得
∫ x^n/(1+x) dx =1/(1+ξ )· ∫ x^n dx ,积分限是0到1 , ξ ∈[0,1],
而0到1上的定积分 ∫ x^n dx =x^(n+1)/(n+1)=1/(n+1)
也就是说, ∫ x^n/(1+x) dx =1/[(1+ξ )· (n+1)] ,其中ξ ∈[0,1],
因此,当n→∞时,原积分=0
先要知道广义积分中值定理:
设f(x)与g(x)在[a,b]上都连续,且g(x)在[a,b]上不变号,则至少存在一点 ξ ∈[a,b],使得
∫ f(x)·g(x) dx = f(ξ) · ∫ g(x) dx ,积分限是a到b
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证明:设 f(x)=1/(1+x), g(x)=x^n ,易知,设f(x)与g(x)在[0,1]上都连续,且g(x)在[0,1]上不变号。所以,由广义积分中值定理,可知,存在一点 ξ ∈[0,1],使得
∫ f(x)·g(x) dx = f(ξ) · ∫ g(x) dx ,积分限是0到1
即 存在一点 ξ ∈[0,1],使得
∫ x^n/(1+x) dx =1/(1+ξ )· ∫ x^n dx ,积分限是0到1 , ξ ∈[0,1],
而0到1上的定积分 ∫ x^n dx =x^(n+1)/(n+1)=1/(n+1)
也就是说, ∫ x^n/(1+x) dx =1/[(1+ξ )· (n+1)] ,其中ξ ∈[0,1],
因此,当n→∞时,原积分=0
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对于这种被积函数含有n的这种式子,如果能够化简就尽量进行化简,然后再积分,不过能行的通的很少,所以要具体问题具体对待。对于这道题目,呵呵,简单的放缩法就可以证明(夹逼定理的思想)。
证明方法如下:首先进行放大(把分母缩小就可以了)显然1+x>1+0=1(可以取等号),于是被积函数变成了简单的幂函数,直接运算定积分,然后取极限就可以了。
然后进行缩小(把分母放大)显然1+x<1+1=2(可以取等号),同样计算定积分之后取极限就可以证明了。
证明方法如下:首先进行放大(把分母缩小就可以了)显然1+x>1+0=1(可以取等号),于是被积函数变成了简单的幂函数,直接运算定积分,然后取极限就可以了。
然后进行缩小(把分母放大)显然1+x<1+1=2(可以取等号),同样计算定积分之后取极限就可以证明了。
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0≤∫(0~1)x^n/(1+x)dx≤∫(0~1)x^ndx=1/(n+1),由夹逼原理,原极限为0
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本题利用积分中值定理是典型的错误,由于此处有n,所以那个ξ是随着n而变化的,不能这样做。
简单放缩即可:
x^n/(1+x)<x^n
x^n求积分取极限为0,夹逼,极限为0 。
这道题是武大以前一到题目的翻版,当然简单了许多,分子给了具体表达式,可以直接放缩。
如果不能直接放缩,就需要利用被积函数在x=1处的连续性,利用定义,拟合证明。
上海交大2005年以及四川大学2011年都考了类似的
看川大第七题
http://wenku.baidu.com/view/f3af33d176a20029bd642d34.html
简单放缩即可:
x^n/(1+x)<x^n
x^n求积分取极限为0,夹逼,极限为0 。
这道题是武大以前一到题目的翻版,当然简单了许多,分子给了具体表达式,可以直接放缩。
如果不能直接放缩,就需要利用被积函数在x=1处的连续性,利用定义,拟合证明。
上海交大2005年以及四川大学2011年都考了类似的
看川大第七题
http://wenku.baidu.com/view/f3af33d176a20029bd642d34.html
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