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CalcGospel 國際數學圖譜
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IAL 2024 Jan FP3 Q5

A Level / Edexcel / FP3

IAL 2024 Jan Paper · Question 5

题目

Problem

(a) Use the definitions of hyperbolic functions in terms of exponentials to prove that

1sech2xtanh2x1-\operatorname{sech}^2x\equiv \tanh^2x In=013ln2tanhn(3x)dxnZ, n0I_n=\int_0^{\frac13\ln2}\tanh^n(3x)\,dx \qquad n\in\mathbb Z,\ n\ge 0

(b) Show that

In=In2pn13(n1)n2I_n=I_{n-2}-\frac{p^{\,n-1}}{3(n-1)} \qquad n\ge 2

where pp is a rational number to be determined.

(c) Hence determine the exact value of

013ln2tanh5(3x)dx\int_0^{\frac13\ln2}\tanh^5(3x)\,dx

giving your answer in the form alnb+ca\ln b+c where aa, bb and cc are rational numbers to be found.

(11)
题目中文翻译

(a) 利用指数形式的双曲函数定义证明

1sech2xtanh2x1-\operatorname{sech}^2x\equiv \tanh^2x In=013ln2tanhn(3x)dxnZ, n0I_n=\int_0^{\frac13\ln2}\tanh^n(3x)\,dx \qquad n\in\mathbb Z,\ n\ge 0

(b) 证明

In=In2pn13(n1)n2I_n=I_{n-2}-\frac{p^{\,n-1}}{3(n-1)} \qquad n\ge 2

其中 pp 为待定有理数。

(c) 因此求

013ln2tanh5(3x)dx\int_0^{\frac13\ln2}\tanh^5(3x)\,dx

的精确值,答案写成 alnb+ca\ln b+c 的形式,其中 aabbcc 为待定有理数。

解答