👤

Se consideră funcţia [tex]$f:(-1,+\infty) \rightarrow \mathbb{R}, f(x)=\frac{2 x+1}{x+1}$[/tex]

[tex]$5 p$[/tex] a) Arătaţi că [tex]$\int_{0}^{1}(x+1) f(x) d x=2$[/tex].

[tex]$5 p$[/tex] b) Arătați că [tex]$\int_{0}^{1} f(x) d x=2-\ln 2$[/tex].

[tex]$5 p$[/tex] c) Pentru fiecare număr natural nenul [tex]$n$[/tex], se consideră numărul [tex]$I_{n}=\int_{0}^{1} e^{x}(x+1)^{n}(f(x))^{n} d x$[/tex]. Demonstrați că [tex]$I_{n}+2 n I_{n-1}=3^{n} e-1$[/tex], pentru orice număr natural [tex]$n, n \geq 2$[/tex].


Răspuns :

[tex]f(x)=\frac{2 x+1}{x+1}[/tex]

a)

[tex]\int_{0}^{1}(x+1) f(x) d x=\int_{0}^{1}(x+1)\times \frac{2x+1}{x+1} d x=\int_{0}^{1}(2x+1) d x\\\\\int_{0}^{1}(2x+1) d x=\int_{0}^{1}2x\ d x+\int_{0}^{1}1\ d x=\frac{2x^2}{2}\ |_0^1+x\ |_0^1=1+1=2[/tex]

Nota: am desfacut integrala in doua integrale si am aplicat formula din tabelul de integrale

b)

[tex]\int\limits^1_0 {\frac{2x+1}{x+1} } \, dx[/tex]

Facem un artificiu de calcul, il scriem pe 1=2-1 si apoi dam factor comun pe 2 , desfacem fractia in doua fractii si obtinem:

[tex]\int\limits^1_0 {\frac{2x+2-1}{x+1} } \, dx=\int\limits^1_0 {\frac{2(x+1)-1}{x+1} } \, dx=\int\limits^1_0 {\frac{2(x+1)}{x+1} } \, dx-\int\limits^1_0 {\frac{1}{x+1} } \, dx[/tex]

Il scriem pe 1=x'

[tex]\int\limits^1_0 {\frac{2(x+1)}{x+1} } \, dx-\int\limits^1_0 {\frac{x'}{x+1} } \, dx=\int\limits^1_0 {2} \, dx -ln|x+1|\ |_0^1=2x\ |_0^1-ln2=2-ln2[/tex]

c)

[tex]I_{n}=\int_{0}^{1} e^{x}(x+1)^{n}(f(x))^{n} d x[/tex]

[tex]I_{n}=\int_{0}^{1} e^{x}(x+1)^{n}(\frac{2x+1}{x+1} )^{n}\ d x\\\\I_{n}=\int_{0}^{1} e^{x}(2x+1)^n\ d x[/tex]

Integram prin parti:

[tex]f(x)=(2x+1)^n\ \ \ \ \ \ \ \ \ f'(x)=2n(2x+1)^{n-1}\\\\\\g'(x)=e^x\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ g(x)=e^x[/tex]

[tex]I_n=e^x(2x+1)^n\ |_0^1-2nI_{n-1}\\\\I_n=e\times 3^n-1-2nI_{n-1}\\[/tex]

De aici rezulta ca:

[tex]I_n+2nI_{n-1}=3^n\times e-1[/tex]

Un exercitiu similar de bac gasesti aici: https://brainly.ro/tema/4506298

#BAC2022

Vezi imaginea ANDREEAP