정답 26
먼저 (나)에 x=0을 대입하면 g(1)=0, 또, (가)의 n에 0, 1, 2, ⋯를 대입하면 모든 0이상인 정수 n에 대하여 g(n)=0이다.
(가), (나)의 양변을 x에 대하여 각각 미분하면
g′(x+1)=ex{f(x+1)−f(x)}+g(x) ⋯⋯ (i)
g′(x+1)−g′(x)=−π(e+1)ex{sin(πx)+πcos(πx)} ⋯⋯ (ii)
(i)의 g′(x+1)을 (ii)에 대입하면
ex{f(x+1)−f(x)}+g(x)−g′(x)=−π(e+1)ex{sin(πx)+πcos(πx)}
양변을 ex을 나누면
{f(x+1)−f(x)}+e−x{g(x)−g′(x)}=−π(e+1){sin(πx)+πcos(πx)} ⋯⋯ (iii)
여기서 (iii)의 양변을 적분(∫nn−1 )하면
∫nn−1{f(x+1)−f(x)}dx+∫nn−1e−x{g(x)−g′(x)}dx=−π(e+1)∫nn−1{sin(πx)+πcos(πx)}dx ⋯⋯ (iv)
e−x{g(x)−g′(x)}=(−e−xg(x))′, g(n)=0임을 이용하면 (iv)는
∫nn−1{f(x+1)−f(x)}dx−e−ng(n)+e−(n−1)g(n−1)=−π(e+1)∫nn−1{sin(πx)+πcos(πx)}dx
∫nn−1{f(x+1)−f(x)}dx−e−ng(n)+e−(n−1)g(n−1)=−π(e+1)[−1πcos(πx)+sin(πx)]nn−1=(e+1){cos(πn)−cos(π(n−1))}=2(e+1)(−1)n
∴ ∫nn−1{f(x+1)−f(x)}dx=2(e+1)(−1)n ⋯⋯ (iv)
(iv)의 양변을 (∑n−1k=1)을 취하면
(좌변)=n−1∑k=1∫kk−1{f(x+1)−f(x)}dx=∫n−1n−2f(x+1)dx−∫10f(x)dx=∫nn−1f(x)dx−(109e+4)
(우변)={0(n 홀수)−2(e+1)(n 짝수)
∴ ∫nn−1f(x)dx−(109e+4)={−2(e+1)(n : 홀수)0(n : 짝수)
위의 식을 (∑10k=2)를 취하면
∫101f(x)dx−9×(109e+4)=−2(e+1)(1+0+1+0+1+0+1+0+1)=−10e−10
∴ ∫101f(x)dx=26