Zadanie 1f, Paper 3, maj 2023, TZ1, Matematyka AA IB HL

8 pktobliczeniowetrudne (szac.)Paper 3, maj 2023, TZ1

Wzorowane na: Matematyka AA IB HL — maj 2023, TZ1, Paper 3 (zadania wzorowane), pytanie 1(f). Treść, dane i kontekst są zmienione; sprawdzane umiejętności, format i punktacja jak w oryginale.

Darmowe konto pozwoli wrócić do niego później.

Zadanie

Wspólne informacje do wiązki zadań

For x≥0 and positive integers n, define fn(x) = x2n+1e−x². Let An=∫0∞fn(x) dxA_n=\int_0^\infty f_n(x)\,dx, interpreted as lim⁡b→∞∫0bfn(x) dx\lim_{b\to\infty}\int_0^b f_n(x)\,dx. For n=1, f_1(x)=x³e^(−x²). You may assume these improper integrals exist.

Polecenie

Prove the conjecture by mathematical induction. You may assume lim⁡x→∞xme−x2=0\lim_{x\to\infty}x^me^{-x^2}=0 for every fixed m≥0.

Korepetytor

Nie wiesz, jak ruszyć? Korepetytor zna to zadanie i poprowadzi Cię krok po kroku, bez gotowca.

Wypróbuj za darmo

3 rozmowy · bez karty · Zaloguj się

Sprawdź się

Jak poszło?

Pokaż rozwiązanieUkryj rozwiązanie

Odpowiedź z klucza

Base n=1: A_1=1/2=1!/2. Assume A_k=k!/2. For k+1, integrate Ak+1=∫0∞x2k+2(xe−x2) dxA_{k+1}=\int_0^\infty x^{2k+2}(xe^{-x^2})\,dx by parts. With u=x^(2k+2) and v=−e^(−x²)/2, this is [−x2k+2e−x2/2]0∞+(k+1)∫0∞x2k+1e−x2 dx[-x^{2k+2}e^{-x^2}/2]_0^\infty+(k+1)\int_0^\infty x^{2k+1}e^{-x^2}\,dx. The boundary term is zero at both ends by the supplied limit and k≥1. Hence A_{k+1}=(k+1)A_k=(k+1)k!/2=(k+1)!/2. The base case and induction step prove the formula for all positive integers n.

Schemat punktowania

M1:consider the base case. A1:verify both sides equal 1/2. M1:state the induction hypothesis. M1:attempt integration by parts for A_{k+1}, showing a boundary expression and an integral. A1:correct boundary term and recurrence coefficientk+1. A1:use the hypothesis to obtain (k+1)k!/2. A1:simplify to (k+1)!/2. R1:valid induction conclusion, requiring at least four preceding marks. Starting at n=0 with A_0=1/2 is also valid. Merely writing let n=k does not earn the induction-hypothesis M1; subsequent marks remain independently available. Condone omission of the explicit zero boundary term.

Komentarz. Paper 3: calculator and AA HL formula booklet allowed. Show proof steps. Give exact expressions where requested and otherwise three significant figures.

Umiejętności w zadaniu

Pliki cookies

Zapisujemy na Twoim urządzeniu to, bez czego serwis nie działa, np. zalogowanie. Plików analitycznych użyjemy tylko za Twoją zgodą. Szczegóły w polityce prywatności.