棘手的定积分
你能在5秒内口算出这个定积分的值吗?
我告诉你答案是
其实我偷偷的用了这样一个公式.
公式的证明
下面就给出这个公式的证明过程.
记
换元, 令, 则.
则
(其中最后一个等号是将变量写为变量.)
于是将两个等式相加, 可得
因此
得证.
真相揭秘
这么复杂的积分计算竟然暗藏玄机, 结果如此简单. 虽然证明出来了, 我们不禁要思考为什么会这样呢?这个公式使用的条件是什么呢?
其实这里隐藏的是对称性. 公式中的函数应该是任意的, 但如果我们将整个被积函数整体看成是一个函数, 这个函数具有对称性.
具体的, 记, 则
,
于是有
这说明函数的图像关于点中心对称. 也就是如果函数图像上的两个点的横坐标关于对称, 那么这两个点的纵坐标之和为.
回到定积分, 不难理解积分区间为什么是了.
从这个积分公式中我们可以感受到函数对称性之美.
内容来源:橘子数学(原文链接)