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:
Đăng nhận xét