一、题目
$$
\int_{0}^{\frac{\pi}{2}} \frac{\sin x}{\sin x + \cos x} \mathrm{d} x = ?
$$
难度评级:
二、解析
首先,根据“区间再现公式”,令:
$$
t = \frac{\pi}{2} + 0 – x = \frac{\pi}{2} – x
$$
于是:
$$
x = \frac{\pi}{2} – t
$$
$$
\mathrm{d} x = – \mathrm{d} t
$$
$$
x \in (0, \frac{\pi}{2}) \Rightarrow t \in (\frac{\pi}{2}, 0)
$$
Next
进而:
$$
\int_{0}^{\frac{\pi}{2}} \frac{\sin x}{\sin x + \cos x} \mathrm{d} x =
$$
$$
– \int_{\frac{\pi}{2}}^{0} \frac{\sin (\frac{\pi}{2} – t)}{\sin (\frac{\pi}{2} – t) + \cos (\frac{\pi}{2} – t)} \mathrm{d} t \Rightarrow
$$
Next
根据“奇变偶不变,符号看象限”原理,有:
$$
\int_{0}^{\frac{\pi}{2}} \frac{\cos t}{\cos t + \sin t} \mathrm{d} t.
$$
即:
$$
\int_{0}^{\frac{\pi}{2}} \frac{\sin x}{\sin x + \cos x} \mathrm{d} x = \int_{0}^{\frac{\pi}{2}} \frac{\cos x}{\cos x + \sin x} \mathrm{d} x
$$
Next
因此:
$$
\int_{0}^{\frac{\pi}{2}} \frac{\sin x}{\sin x + \cos x} \mathrm{d} x =
$$
$$
\frac{1}{2} \Bigg[ \int_{0}^{\frac{\pi}{2}} \frac{\sin x}{\sin x + \cos x} \mathrm{d} x + \int_{0}^{\frac{\pi}{2}} \frac{\cos x}{\cos x + \sin x} \mathrm{d} x \Bigg] =
$$
$$
\frac{1}{2} \int_{0}^{\frac{\pi}{2}} \frac{\sin x + \cos x}{\sin x + \cos x} \mathrm{d} x =
$$
$$
\frac{1}{2} \int_{0}^{\frac{\pi}{2}} 1 \mathrm{d} x = \frac{1}{2} \cdot \frac{\pi}{2} = \frac{\pi}{4}.
$$
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