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wallis公式准备工作



Im=0π/2sinmxdxI_m=\int_0^{\pi/2} \sin^m x dx ,根据面积关系得到 Im=0π/2cosmxdxI_m=\int_0^{\pi/2} \cos^m x dx .

 

I0=π2I_0=\dfrac{\pi}{2}


I1=1I_1=1


m2m \geqslant 2

 

Im=0π/2cosm1xdsinxI_m=\int_0^{\pi/2} \cos^{m-1} x d \sin x

 

=[cosm1xsinx]0π/2=\Big [ \cos^{m-1} x \sin x \Big ]_0^{\pi/2}  +(m1)0π/2cosm2xsin2xdx+(m-1)\int_0^{\pi/2} \cos^{m-2} x \sin^2 x dx

 

=(m1)0π/2cosm2x(1cos2x)dx=(m-1)\int_0^{\pi/2} \cos^{m-2} x (1-\cos^2 x) dx

 

=(m1)Im2(m1)Im=(m-1)I_{m-2}-(m-1)I_m

 

得到递推公式

 

Im=m1mIm2I_m=\dfrac{m-1}{m} I_{m-2}   

 

引入以下数学符号:

 

(2n1)!!=(2n-1)!!= 1×3×5××(2n1)1 \times 3 \times 5 \times \cdots \times(2n-1)

 

(2n)!!=(2n)!!= 2×4×6××(2n)2 \times 4 \times 6 \times \cdots \times (2n)

 

ImI_m 可以表示为:

 

Im={(m1)!!m!!π2,当m为偶数时,(m1)!!m!!,当m为奇数时.I_m = \begin{cases} \dfrac{(m-1)!!}{m!!} \dfrac{\pi}{2} &\text{,当m为偶数时,} \\ \\ \dfrac{(m-1)!!}{m!!} &\text{,当m为奇数时.} \end{cases}

 

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