奇函数定积分在对称区间上为什么是零?

如题所述

奇函数是一类具有特殊性质的函数,其定义是 f(-x) = -f(x) 对于函数的定义域内的所有 x 都成立。简单来说,当 x 变为相反数时,奇函数的函数值变为原函数值的相反数。举例来说,一个常见的奇函数是 f(x) = x,因为 f(-x) = -(-x) = x。

奇函数的定积分在对称区间上的值是0,这是因为在对称区间上,正负函数值的面积相互抵消,导致定积分为0。

形式化地来说,对于一个奇函数 f(x),在区间 [-a, a] 上的定积分可以表示为:

∫[a, -a] f(x) dx
由于奇函数的特性 f(-x) = -f(x),我们可以进行变量替换,令 u = -x,那么 du = -dx。同时,当 x = a 时,u = -a,当 x = -a 时,u = a。因此,上述定积分可以转化为:
∫[-a, a] -f(u) du
由于奇函数的性质 f(-x) = -f(x),可以得知 f(u) = -f(-u)。因此,定积分可以进一步简化为:
-∫[-a, a] f(-u) du
在对称区间 [-a, a] 上,被积函数 f(-u) 与 f(u) 具有相同的绝对值,但符号相反。这意味着它们在该区间上的面积相互抵消,导致定积分结果为0:
-∫[-a, a] f(-u) du = 0
所以,奇函数的定积分在对称区间上是0。
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第1个回答  2023-08-09

简单分析一下,答案如图所示

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