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定积分计算的国王法

 儒英光头 2023-01-16 发布于北京

这里我们所说的“国王法”其实是一个简单的线性变换。似乎它简单得不值一提,但我们觉得这可能是一个挺有用的方法。在英文文献里称之为“King Rule”或者“King’s Property”。我们不知道这个名称的来源,只能按字面意思翻译成“国王法”。

给定一个定积分,国王法说的是:

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容易看出,这个公式可以通过线性变换得到文章图片2下图是示意图。

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当a=0,国王法可以简化成:

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我们来看一个具体的例子:计算

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这是2018年印度工学院入学考试(Joint Entrance Examination)的一道题。记

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运用国王法得到

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将两式相加就得到

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于是所求积分的值是π/4.

如果在上图中函数f(x)是关于过a和b的中点x=(a+b)/2的垂直直线对称的,那么有

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我们再来看一个例子:计算积分

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首先,利用国王法得到

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将上面二式相加得到

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注意到在(0,π)上函数lnsin(x)关于中点x=π/2是对称的,所以有

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做一个简单的变换就容易看出,

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将上面两式子相加得到,

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再利用三角函数的性质

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和一个简单的线性变换,我们最后可以得到

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最后让我们留下三道题。第一道题可以让我们看到国王法的力量。对任意的正整数n,计算定积分

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读者可能会注意到,上面的几个例子全部与三角函数有关。我们最后看两个其他的习题。

计算定积分

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计算定积分

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三个积分答案分别为:

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