题目
Problem
(a) State the sum of the series 1+z+z2+⋯+zn−1, for z=1.
[1]
(b) By letting z=cosθ+isinθ, where cosθ=1, show that
1+cosθ+cos2θ+⋯+cos(n−1)θ=21(1−cosnθ+1−cosθsinnθsinθ).
[7]
The diagram shows the curve with equation y=cosx for 0<x≤1, together with a set of n rectangles of width n1.
(c) By considering the sum of the areas of these rectangles, show that
∫01cosxdx<2n1(1−cos1+1−cosn1sinn1sin1).
[4]
(d) Use a similar method to find, in terms of n, a lower bound for
∫01cosxdx.
[3]
题目中文翻译
(a) 写出级数 1+z+z2+⋯+zn−1 的和,其中 z=1。
(b) 令 z=cosθ+isinθ,其中 cosθ=1,证明
1+cosθ+cos2θ+⋯+cos(n−1)θ=21(1−cosnθ+1−cosθsinnθsinθ)
图中显示曲线 y=cosx,其中 0<x≤1,以及一组宽度均为 n1 的 n 个矩形。
(c) 通过考虑这些矩形的面积之和,证明
∫01cosxdx<2n1(1−cos1+1−cosn1sinn1sin1)
(d) 使用类似方法,求关于 n 的积分
∫01cosxdx
的下界。
解答