Ta có: \(I_n = \int \sin^{n-1}x \cdot \sin x \, dx\)
Đặt \(u = \sin^{n-1}x \implies du = (n-1)\sin^{n-2}x \cos x \, dx\)
Đặt \(dv = \sin x \, dx \implies v = -\cos x\)
\(I_n = -\sin^{n-1}x \cos x - \int (-\cos x) \cdot (n-1)\sin^{n-2}x \cos x \, dx\)
\(=-\sin^{n-1}x\cos x+(n-1)\int\sin^{n-2}x\cos^2x\,dx\)
\(=-\sin^{n-1}x\cos x+(n-1)\int\sin^{n-2}x(1-\sin^2x)\,dx\)
\(=-\sin^{n-1}x\cos x+(n-1)\left(\int\sin^{n-2}x\,dx-\int\sin^{n}x\,dx\right)\)
\(=-\sin^{n-1}x\cos x+(n-1)I_{n-2}-(n-1)I_{n}\)
=>\(I_n + (n-1)I_n = -\sin^{n-1}x \cos x + (n-1)I_{n-2}\)
=>\(n I_n = -\sin^{n-1}x \cos x + (n-1)I_{n-2}\)
=>\(I_n = \frac{-\sin^{n-1}x \cos x}{n} + \frac{n-1}{n} I_{n-2}\)
Xét hàm số \(f(x) = \frac{\sqrt{4+x^2}}{2}\) trên đoạn [0;1]
0<=x<=1
=>\(0\le x^2\le1\)
=>\(4\le x^2+4\le5\)
=>\(2\le\sqrt{x^2+4}\le\sqrt5\)
=>\(1\le\frac{\sqrt{x^2+4}}{2}\le\frac52\)
=>1<=f(x)<=2,5
Theo tính chất của tích phân đối với bất đẳng thức, ta có:nếu \(m\le f(x)\le M\text{ }\) trên\(\text{ }[a,b]\text{ }\) thì \(m(b-a)\le\int_{a}^{b}f(x)dx\le M(b-a))\)
=>\(\int_0^1 1 \, dx \le \int_0^1 \frac{\sqrt{4+x^2}}{2} \, dx \le \int_0^1 \frac{\sqrt{5}}{2} \, dx\)
=>\(1 \cdot (1 - 0) \le \int_0^1 \frac{\sqrt{4+x^2}}{2} \, dx \le \frac{\sqrt{5}}{2} \cdot (1 - 0)\)
=>\(1 \le \int_0^1 \frac{\sqrt{4+x^2}}{2} \, dx \le \frac{\sqrt{5}}{2}\) (ĐPCM)