0

積分漸化式

86
0

n=0,1,2,に対し{an}{bn}を次のように定義する。

an=1ππ2π2(1+sinx)ndx
bn=an+1an

この時次の問いに答えよ

(1)annを用いて表せ。
(2)bnnを用いて表せ。
(3)Sn=k=0n12k2kCk+1nを用いて表せ。

解答
(1)
In=π2π2(1+sinx)ndxとすると

In=π2π2(1+sinx)(1+sinx)n1dx
=π2π2(1+sinx)n1dx+π2π2sinx(1+sinx)n1dx

ここでπ2π2sinx(1+sinx)n1dx=Jn1とすれば

In=In1+Jn1

またJn1を部分積分することで

Jn1
=[cosx(1+sinx)n1]π2π2π2π2cosx{(1+sinx)n1}dx
=(n1)π2π2cos2x(1+sinx)n2dx
=(n1)π2π2(1sin2x)(1+sinx)n2dx
=(n1)π2π2(1sinx)(1+sinx)(1+sinx)n2dx
=(n1)π2π2(1sinx)(1+sin)n1dx
=(n1)(In1Jn1)

②よりJn1=n1nIn1

①に③を代入することで

In=2n1nIn1

④を繰り返し用いることで

In=2n1n2n3n13211I0

ここでI0=π2π2dx=πより

In=(2n1)!!n!π
=(2n1)!2n1(n1)!n!π
=12n12n1Cn1π

an=1πInより

an=12n12n1Cn1

(2)
bn=an+1anより

bn=12n2nCn+1

(3)
(2)より
Sn=k=0nbk
=(an+1an)+(anan1)++(a1a0)
=an+1a0
=12n2n+1Cn1

投稿日:20231229
更新日:20231229
OptHub AI Competition

この記事を高評価した人

高評価したユーザはいません

この記事に送られたバッジ

バッジはありません。
バッチを贈って投稿者を応援しよう

バッチを贈ると投稿者に現金やAmazonのギフトカードが還元されます。

投稿者

Yorororor

コメント

他の人のコメント

コメントはありません。
読み込み中...
読み込み中