2020牛客暑期多校训练营(第一场) J Easy Integration 题 网上题解大多是 不断分部积分求解,其实有更为简洁的解法. 便是 Wallis积分(点火公式) + 组合数学 求解,本文给出思路及过程
题面如下.
(一)为什么会想到 Wallis积分 题意是给出整数 n ,求出下面定积分的值. 既然给出 n 可求得结果,可知结果与变量x无关.并且见到型如(a-x2)的结构可联想到三角换元, 只不过这里的a非常量而是x. 综合 积分结果与x无关和三角换元的特征,可以想到高等数学中的Wallis积分 (即点火公式) 证明可见同济7版高数上p253例12,这里直接给出公式 (二)计算思路及过程 (1)三角换元→凑微分→Wallis积分 先说明一下双阶乘就是隔项连乘,如 后面将采用Wallis积分的阶乘表示形式.(公式见上图) 由 1-x2 的形式,易想到令x=cost,但这里是 x-x2 可考虑升次令 x=cos2t,t∈[0,π/2] 然后凑微分变为单一变量(只含cosx 或 sinx)三角函数,过程如下 (2)公式化简(组合数学) 上面(1)中公式还可化简,要有点组合数学基础. 上图公式二是单阶乘与双阶乘的转换,容易推出 公式一需结合式子,模拟推算一下 (2n)!!与2的n次方的比例关系 结合上面公式,最终化简如下
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