∫xf(sinx)dx=(π/2)∫f(sinx)dx(在0~π的定积分)及其推广

目录

一、形如∫xf(sinx)dx在0~π的定积分,如何求?

二、k为整数时的 推广

三、总结


一、形如∫xf(sinx)dx在0~π的定积分,如何求?

我们有以下公式

\int_{0}^{\pi }xf(sinx)dx=\frac{\pi}{2}\int_{0}^{\pi}f(sinx)dx

推导:

\int_{0}^{\pi }xf(sinx)dx\overset{x=\pi -t}{\rightarrow}\int_{\pi }^{0}(\pi -t)f(sin(\pi -t))(-dt)

=\int_{0}^{\pi }(\pi -t)f(sint)dt=\pi \int_{0}^{\pi }f(sint)dt-\int_{0}^{\pi }tf(sint)dt 

 将上面的-\int_{0}^{\pi }tf(sint)dt移到左边去,由于积分与符号无关

2\int_{0}^{\pi }xf(sinx)dx=\pi \int_{0}^{\pi }f(sinx)dx

\int_{0}^{\pi }xf(sinx)dx=\frac{\pi }{2}\int_{0}^{\pi }f(sinx)dx


二、k为整数时的 推广

\int_{k\pi -\pi }^{k\pi }xf(sinx)dx\overset{x=2k\pi -\pi-t}{\rightarrow}\int_{k\pi }^{k\pi -\pi }(2k\pi -\pi -t)f(sin(2k\pi -\pi -t))(-dt)

=\int_{k\pi-\pi }^{k\pi}(2k\pi -\pi-t )f(sin(2k\pi -\pi -t))dt

=(2k\pi -\pi )\int_{k\pi-\pi }^{k\pi}f(sin(2k\pi -\pi -t))dt-\int_{k\pi-\pi }^{k\pi}tf(sin(2k\pi -\pi -t))dt   由诱导公式得        

=(2k\pi -\pi )\int_{k\pi-\pi }^{k\pi}f(sint)dt-\int_{k\pi-\pi }^{k\pi}tf(sint)dt            

将上面的-\int_{k\pi-\pi }^{k\pi}tf(sint)dt移到左边去,由于积分与符号无关,得到

2\int_{k\pi-\pi }^{k\pi}xf(sinx)dx=(2k\pi -\pi )\int_{k\pi-\pi }^{k\pi}f(sinx)dx

所以有\int_{k\pi-\pi }^{k\pi}xf(sinx)dx=\frac{(2k-1)\pi }{2}\int_{k\pi-\pi }^{k\pi}f(sinx)dx


三、总结

\int_{0}^{\pi }xf(sinx)dx=\frac{\pi}{2}\int_{0}^{\pi}f(sinx)dx

\int_{k\pi-\pi }^{k\pi}xf(sinx)dx=\frac{(2k-1)\pi }{2}\int_{k\pi-\pi }^{k\pi}f(sinx)dx,(k\in Z)


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