不定積分の置換積分と部分積分についてすでに学んだので,ここでは定積分の置換積分と部分積分についての話から始めます.
証明
F(x) を f(x) の原始関数とすると,
は
の原始関数である.したがって,微分積分学の基本定理より,
証明
解
とおくと,
となるので,被積分関数は
で表わすことができます.また積分範囲は
のとき,
なので
となります.よって
定積分でよく使われる積分に次のものがあります.
ただし,
ここで, f(x) が 偶関数(even function) とは
において, f(-x) = f(x) が成り立つことです.これを f(x) のグラフで考えるとy軸対称となります.また, f(x) が 奇関数(odd function) とは
において, f(-x) = -f(x) が成り立つことです.これを f(x) のグラフで考えると原点対称となります.
証明
(1)
.と表わせるので, f(x) = f(-x) より
ここで, t = -x とおくと dt = - dx.また,
より
.よって
.これより,
(2),(3)の証明は各自に任せます.
(4) 演習問題3.8.1-2より
なので
について証明しよう.
のときは,
よって漸化式
を得ます.ところで,
より,
[H]