Cho I_n=\int_{0}^{1}x^2(1-x^2)^ndx, n\in N*. Tính \lim_{n\rightarrow +\infty}\frac{I_{n+1}}{I_n}
Lời giải
Ta
có: {I_{n + 1}} = \int\limits_0^1 {{x^2}{{\left( {1 - {x^2}}
\right)}^{n+1}}dx = \int\limits_0^1 {{x^2}\left( {1 - {x^2}}
\right){{\left( {1 - {x^2}} \right)}^n}} } dx = \int\limits_0^1
{{x^2}{{\left( {1 - {x^2}} \right)}^n}dx - } \int\limits_0^1
{{x^4}{{\left( {1 - {x^2}} \right)}^n}dx}
= {I_n} +
\frac{1}{2}\int\limits_0^1 {{x^3}} {\left( {1 - {x^2}} \right)^n}d\left(
{1 - {x^2}}
\right)\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,(1)
Xét tích phân: {J_n} = \int\limits_0^1 {{x^3}} {\left( {1 - {x^2}} \right)^n}d\left( {1 - {x^2}} \right)
Đặt \left\{ \begin{array}{l}
u = {x^3}\\
dv = {\left( {1 - {x^2}} \right)^n}d\left( {1 - {x^2}} \right)
\end{array} \right. \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}
du = 3{x^2}dx\\
v = \frac{{{{\left( {1 - {x^2}} \right)}^{n + 1}}}}{{n + 1}}
\end{array} \right.
Khi
đó: {J_n} = \left. {{x^3}\frac{{{{\left( {1 - {x^2}} \right)}^{n +
1}}}}{{n + 1}}} \right|_0^1 - \frac{3}{{n + 1}}\int\limits_0^1
{{x^2}{{\left( {1 - {x^2}} \right)}^{n + 1}}dx = - } \frac{3}{{n +
1}}{I_{n + 1}}\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,(2)
Thay (2) vào (1), ta
được: {I_{n + 1}} = {I_n} - \frac{1}{2}.\frac{3}{{n + 1}}{I_{n + 1}}
\Rightarrow \frac{{{I_{n + 1}}}}{{{I_n}}} = \frac{{2n + 2}}{{2n + 5}}
\Rightarrow \mathop {\lim }\limits_{n \to \infty } \frac{{{I_{n +
1}}}}{{{I_n}}} = \mathop {\lim }\limits_{n \to \infty } \frac{{2n +
2}}{{2n + 5}} = 1
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét