お前らに質問(10月27日 定積分)の解答例


 


 


問題1


について、を求めよ。また、これを利用して、nが正の整数のときのの値を求めよ。


【解答例】


  


したがって、


nが奇数のとき、


  


nが偶数のとき、


  


(解答終)


 


 


問題2


n0または正の整数とし、


  


とおくとき、次の関係を証明せよ。



 


【解答例】


(1) 0<x<π/4y=tan xが(下に)凸だから、


  


(右図参照)


 


(2) n≧1のとき、


  


したがって、


  


 


(3)


  


ここで、とおき、置換積分すると、


  


 


(4) n=2kk=1,2,・・・)と考えると、


    


また、(2)より


  


で、


  


だから、ハサミ打ちの定理より


  


よって、


  


(解答終)


 


 


問題2の(4)の無限級数


  


は、ライプニッツの級数と呼ばれるもので、問題2はその値がπ/4であることを示している。


 


少しインチキですが、


  


とマクローリン展開でき、これを(項別)積分すると、


  


 


x=1としたとき、右辺の交代級数


  


は、が単調減少で、かつ、であるので、収束し、また、


  


となるので、


  


と求めることもできる。


 


ちょっとインチキだけれど、


要するに、


  


というわけ。


 


 


問題3


1≦x≦1において、であるとするとき、次のことを示せ。


  


【解答】




1≦x≦1において、


  


で、かつ、f'(x)≧0だから、


  


したがって、


  


(解答終)