$$ \newcommand\bm[1]{\boldsymbol{#1}} \renewcommand\limsup{\varlimsup} \renewcommand\liminf{\varliminf} $$

$f(x)$ を閉区間 $[0, 1]$ 上の連続関数とするとき, $$ \int_0^{\frac{\pi}{2}} f(\cos x) \,dx = \int_0^{\frac{\pi}{2}} f(\sin x) \,dx $$ が成り立つことを証明せよ.

解答例 1

$\displaystyle x=\frac{\pi}{2}-t$ とおくと, $$ dx = -dt,\quad \sin x = \sin\biggl(\frac{\pi}{2}-t\biggr)=\cos t. $$ $x$ が $0$ から $\displaystyle\frac{\pi}{2}$ までを動くとき, $t$ は $\displaystyle\frac{\pi}{2}$ から $0$ までを動く. よって, \begin{equation*} \begin{split} \int_0^{\frac{\pi}{2}} f(\sin x) \,dx &= \int_{\frac{\pi}{2}}^0 f(\cos t)\,(-dt) \\ &= \int_0^{\frac{\pi}{2}} f(\cos t)\,dt \\ &= \int_0^{\frac{\pi}{2}} f(\cos x)\,dx. \end{split} \end{equation*}

最終更新日:2011年11月02日

©2003-2011 よしいず