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HMMT 二月 2016 · 团队赛 · 第 8 题

HMMT February 2016 — Team Round — Problem 8

专题
Contest Math / 竞赛数学
难度
L3
来源
HMMT

题目详情

英文原题

  1. [ 40 ] Compute
    ∫
    2 sin θ + 3 cos θ − 3πd θ.
    13 cos θ − 5 0
解析

英文解析

  1. [ 40 ] Compute
    ∫
    2 sin θ + 3 cos θ − 3πd θ.
    13 cos θ − 5
    Proposed by: Carl Lian 0
    3 π 4 3
    Answer: − log
    13 13 2
    We have
    ∫ ∫
    π π/ 2
    2 sin θ + 3 cos θ − 3 2 sin 2 x + 3 cos 2 x − 3
    d θ = 2 d x
    13 cos θ − 5 13 cos 2 x − 5
    0 0
    ∫
    π/ 2
    4 sin x cos x − 6 sin x 2 = 2 d x
    8 cos x − 18 sin x 22
    ∫0
    π/ 2
    sin x (2 cos x − 3 sin x ) = 2 d x
    (2 cos x + 3 sin x )(2 cos x − 3 sin x )
    ∫0
    π/ 2
    sin x = 2 .
    2 cos x + 3 sin x
    To compute the above integral we want to write sin x as a linear combination of the denominator and 0
    its derivative:
    ∫ ∫
    π/ 2 π/ 2 1 − [ − 3(2 cos x + 3 sin x ) + 2(3 cos x − 2 sin x )]
    sin x
    2 = 213
    2 cos x + 3 sin x 2 cos x + 3 sin x
    0 0
    [ ]
    ∫ ∫
    π/ 2 π
    2 − 2 sin x + 3 cos x = − ( − 3) + 2
    13 2 cos x + 3 sin x
    0 0
    [ ]
    2 3 ππ/ 2 = − − + 2 log(3 sin x + 2 cos x ) |
    13 20
    [ ]
    2 3 π 3 = − − + 2 log
    13 2 2
    3 π 4 3 = − log .
    13 13 2