diff --git a/素材/整合素材/高数素材/特定结构定积分.md b/素材/整合素材/高数素材/特定结构定积分.md new file mode 100644 index 0000000..ea3bbe3 --- /dev/null +++ b/素材/整合素材/高数素材/特定结构定积分.md @@ -0,0 +1,24 @@ +## 函数的奇偶性在定积分上的体现 +如果 $f(x)$ 是奇函数, $g(x)$ 是偶函数,那么: +$\int_{-a}^a f(x)\mathrm dx=0$,$\int_{-a}^a g(x)\mathrm dx=2\int_0^a g(x)\mathrm dx$ +合理运用上面的特性可以有效化简定积分(一般都是用 $\int_{-a}^a f(x)\mathrm dx=0$ 来简化积分),通常来说,在看到积分上下限互为相反数且被积函数较复杂时,可以试图“剥掉奇函数”来简化,用公式写,就是这样: +如果 $f(x)$ 是奇函数,$g(x)$ 是其他函数,那么: +$\int_{-a}^a(f(x)+g(x))\mathrm dx=\int_{-a}^{a}f(x)\mathrm dx+\int_{-a}^{a}g(x)\mathrm dx=\int_{-a}^{a}g(x)\mathrm dx$ +>[!example] 例题 +>计算定积分 $$\int_{-1}^1\frac{1+x\mathrm e^{-\frac{x^2}{2}}}{1+x^2}\mathrm dx$$ + +>[!note] 解答 +>不难发现,$\frac{x\mathrm e^{-\frac{x^2}{2}}}{1+x^2}$ 是奇函数…… +>>[!faq] 这个“不难发现”是怎么发现的? +>>这个靠主动寻找+奇偶函数的乘法性质,同奇偶相乘得偶函数,反之则为奇函数. +>>$1+x^2$ 是偶函数,$\mathrm e^\frac{-x^2}{2}$ 是偶函数,$\frac{\mathrm e^{-\frac{x^2}{2}}}{1+x^2}$ 是偶函数;$x$ 是奇函数,$\frac{x\mathrm e^{-\frac{x^2}{2}}}{1+x^2}$ 是奇函数 +> +>因此 +>$$\int_{-1}^1\frac{1+x\mathrm e^{-\frac{x^2}{2}}}{1+x^2}\mathrm dx=\int_{-1}^1\frac{1}{1+x^2}\mathrm dx=\left[\arctan x\right]_{-1}^1=2\arctan1=\frac{\pi}{2}$$ + +## 三角函数的特殊性与华莱士公式 + +$\int_0^\pi xf(\sin x)\mathrm dx=\frac{\pi}{2}\int_0^\pi f(\sin x)\mathrm dx$ + +华莱士公式: +$$\int_0^\frac{\pi}{2}\sin^nx\mathrm dx=\int_0^\frac{\pi}{2}\cos^nx\mathrm dx=\begin{cases}\dfrac{\pi}{2}\dfrac{(n-1)!!}{n!!},n=2k\\\dfrac{(n-1)!!}{n!!},n=2k+1\end{cases},k\in\mathbb{N}$$