题目
Problem
It is given that In=∫01xnsinhxdx, where n is a non-negative integer.
(a) Show that, for n≥2,
In=cosh1−nsinh1+n(n−1)In−2.
[3]
(b) Find the exact value of I2.
[2]
题目中文翻译
已知 In=∫01xnsinhxdx,其中 n 是非负整数。
(a) 证明当 n≥2 时,
In=cosh1−nsinh1+n(n−1)In−2.
(3)
(b) 求 I2 的精确值。
(2)
原卷通用作答要求
Answer all questions. You should use a calculator where appropriate.
You must show all necessary working clearly; no marks will be given for unsupported answers from a calculator.
Give non-exact numerical answers correct to 3 significant figures, or 1 decimal place for angles in degrees, unless a different level of accuracy is specified in the question.
请回答所有题目。适当时应使用计算器。必须清楚展示所有必要的计算过程;仅给出计算器答案而没有过程,不予评分。除非题目另有精度要求,非精确数值答案保留 3 位有效数字,以度为单位的角度保留 1 位小数。
解答
(a)
解法一
思路
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连续做两次分部积分,每次把 x 的幂降低一次。因为 n≥2,两次得到的边界项在 x=0 都为零。
答题过程
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First use u=xn, dv=sinhxdx, so v=coshx. For the remaining integral, use u=xn−1 and dv=coshxdx, giving
∫01xn−1coshxdx=[xn−1sinhx]01−(n−1)In−2.
Thus the two integrations by parts give
In===[xncoshx]01−n∫01xn−1coshxdx[xncoshx]01−n[xn−1sinhx]01+n(n−1)∫01xn−2sinhxdxcosh1−nsinh1+n(n−1)In−2.
(b)
解法一
思路
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在递推式中取 n=2,再直接积分求 I0。
答题过程
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Since I0=[coshx]01=cosh1−1, we have
I2=cosh1−2sinh1+2I0=3cosh1−2sinh1−2.