Processing math: 100%

Thứ Sáu, 1 tháng 2, 2013

Chứng minh rằng : \int_{0}^{\pi}e^{\sin^{2}x}\text{dx} > \frac{3\pi}{2}.

Chứng minh rằng :
\int_{0}^{\pi}e^{\sin^{2}x}\text{dx} > \frac{3\pi}{2}.
*Chú ý : e = \lim_{n \to \infty}\left ( 1 + \frac{1}{n} \right )^{n}.
Giải
Xét phép đổi biến t=\pi -x  \implies dt=-dx.

Do đó :

\begin{array}{rcl} \int\limits_{\frac{\pi }{2}}^\pi  {{e^{{{\sin }^2}x}}dx}  &=& \int\limits_0^{\frac{\pi }{2}} {{e^{{{\sin }^2}t}}\left( { - dt} \right)} \\ &=& \int\limits_0^{\frac{\pi }{2}} {{e^{{{\sin }^2}x}}dx} \\ \Rightarrow \int\limits_0^\pi  {{e^{{{\sin }^2}x}}dx}  &=& \int\limits_0^{\frac{\pi }{2}} {{e^{{{\sin }^2}x}}dx}  + \int\limits_{\frac{\pi }{2}}^\pi  {{e^{{{\sin }^2}x}}dx} \\ &=& 2\int\limits_0^{\frac{\pi }{2}} {{e^{{{\sin }^2}x}}dx} \end{array}

Bây giờ áp dụng tính chất \int_{a}^{b}f(x)dx=\int_{a}^{b}f(a+b-x)dx ,ta sẽ có ngay :
\int\limits_0^\pi  {{e^{{{\sin }^2}x}}dx}  = 2\int\limits_0^{\frac{\pi }{2}} {{e^{{{\sin }^2}x}}dx}  = 2\int\limits_0^{\frac{\pi }{2}} {{e^{{{\cos }^2}x}}dx}

Theo BĐT Cauchy-Schwarz cho tích phân thì :
\int\limits_0^\pi  {{e^{{{\sin }^2}x}}dx}  = 2\sqrt {\int\limits_0^{\frac{\pi }{2}} {{e^{{{\sin }^2}x}}dx} .\int\limits_0^{\frac{\pi }{2}} {{e^{{{\cos }^2}x}}dx} }  \ge 2\int\limits_0^{\frac{\pi }{2}} {{e^{\frac{{{{\sin }^2}x}}{2}}}.{e^{\frac{{{{\cos }^2}x}}{2}}}dx}  = \pi \sqrt e  > \frac{{3\pi }}{2}

Không có nhận xét nào:

Copyright © 2012 - 2025