Câu hỏi:
Cho hàm số \(f\left( x \right)\) liên tục trên \(\mathbb{R}\) thỏa mãn \(f\left( x \right) + f\left( {\frac{\pi }{2} - x} \right) = \sin x.\cos x\) và \(f\left( 0 \right) = 0\). Tính tích phân \(I = \int_0^{\frac{\pi }{2}} {x.f'\left( x \right)dx} \)
Phương pháp giải:
+ Sử dụng phương pháp tích phân từng phần u=x,v=f(x).
+ Đổi biến số \(t = \frac{\pi }{2} - x\)
+ Sử dụng tính chất \(\int\limits_a^b {f\left( x \right)dx} = \int\limits_a^b {f\left( t \right)dt} \).
Lời giải chi tiết:
\(\begin{array}{l}I = \int\limits_0^{\frac{\pi }{2}} {xf'\left( x \right)dx} = \int\limits_0^{\frac{\pi }{2}} {xd\left[ {f\left( x \right)} \right]} \\ = x.f\left( x \right) - \int\limits_0^{\frac{\pi }{2}} {f\left( x \right)dx} = - \int\limits_0^{\frac{\pi }{2}} {f\left( x \right)dx} \end{array}\)
Ta có \(f\left( x \right) + f\left( {\frac{\pi }{2} - x} \right) = \sin x.\cos x\) nên
\(f\left( x \right) = \sin x.\cos x - f\left( {\frac{\pi }{2} - x} \right)\) thay vào I ta được:
\(I = \int\limits_0^{\frac{\pi }{2}} {\left[ {f\left( {\frac{\pi }{2} - x} \right) - \sin x.\cos x} \right]dx} \)
Đặt \(t = \frac{\pi }{2} - x \Rightarrow x = \frac{\pi }{2} - t \Rightarrow dx = - dt\)
Đổi cận:
\(\begin{array}{l}I = \int\limits_{\frac{\pi }{2}}^0 {\left[ {f\left( t \right) - \sin \left( {\frac{\pi }{2} - t} \right).\cos \left( {\frac{\pi }{2} - t} \right)} \right]\left( { - tdt} \right)} \\ = \int\limits_0^{\frac{\pi }{2}} {\left[ {f\left( t \right) - \sin t.\cos t} \right]dt} \\ = \int\limits_0^{\frac{\pi }{2}} {\left[ {f\left( x \right) - \sin x.\cos x} \right]dx} \\ = \int\limits_0^{\frac{\pi }{2}} { - \sin x.\cos x} - I = - \frac{1}{2} - I\\ \Rightarrow I = - \frac{1}{4}\end{array}\)