Question Number 55638 by gunawan last updated on 01/Mar/19
$$\mathrm{For}\:\mathrm{all}\:{n}\:\in\:\mathbb{N} \\ $$$${f}_{{n}} \left({x}\right)=\begin{cases}{\frac{{nx}}{\mathrm{2}{n}−\mathrm{1}},\:\:\:\:\:{x}\:\in\:\left[\mathrm{0},\:\frac{\mathrm{2}{n}−\mathrm{1}}{{n}}\right]}\\{\mathrm{1}\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:,\:\:\:\:\:\:{x}\:\in\left[\frac{\mathrm{2}{n}−\mathrm{1}}{{n}},\:\mathrm{2}\right]}\end{cases} \\ $$$$\mathrm{then}\:\mathrm{for}\:{n}\rightarrow\infty \\ $$$$\int_{\mathrm{1}} ^{\mathrm{2}} {f}_{{n}} \left({x}\right)\:{dx}\:\mathrm{convergences}\:\mathrm{to}.. \\ $$$$ \\ $$
Answered by tanmay.chaudhury50@gmail.com last updated on 01/Mar/19
$$\int_{\mathrm{1}} ^{\frac{\mathrm{2}{n}−\mathrm{1}}{{n}}} \frac{{nx}}{\mathrm{2}{n}−\mathrm{1}}{dx}+\int_{\frac{\mathrm{2}{n}−\mathrm{1}}{{n}}} ^{\mathrm{2}} \:\mathrm{1}×{dx} \\ $$$$\frac{{n}}{\mathrm{2}{n}−\mathrm{1}}×\mid^{} \frac{{x}^{\mathrm{2}} }{\mathrm{2}}\mid_{\mathrm{1}} ^{\frac{\mathrm{2}{n}−\mathrm{1}}{{n}}} \:+\mid{x}\mid_{\frac{\mathrm{2}{n}−\mathrm{1}}{{n}}} ^{\mathrm{2}} \\ $$$$=\frac{{n}}{\mathrm{2}\left(\mathrm{2}{n}−\mathrm{1}\right)}×\left\{\left(\frac{\mathrm{2}{n}−\mathrm{1}}{{n}}\right)^{\mathrm{2}} −\mathrm{1}\right\}+\mathrm{2}−\left(\frac{\mathrm{2}{n}−\mathrm{1}}{{n}}\right) \\ $$$$=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}×\frac{\mathrm{2}{n}−\mathrm{1}}{{n}}−\frac{{n}}{\mathrm{2}\left(\mathrm{2}{n}−\mathrm{1}\right)}+\mathrm{2}−\frac{\mathrm{2}{n}−\mathrm{1}}{{n}} \\ $$$$=\mathrm{2}−\frac{\left(\mathrm{2}{n}−\mathrm{1}\right)}{\mathrm{2}{n}}−\frac{{n}}{\mathrm{2}\left(\mathrm{2}{n}−\mathrm{1}\right)} \\ $$$$=\mathrm{2}−\frac{\mathrm{2}−\frac{\mathrm{1}}{{n}}}{\mathrm{2}}−\frac{\frac{{n}}{{n}}}{\mathrm{2}\left(\frac{\mathrm{2}{n}}{{n}}−\frac{\mathrm{1}}{{n}}\right)} \\ $$$$=\mathrm{2}−\frac{\mathrm{2}−\frac{\mathrm{1}}{{n}}}{\mathrm{2}}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}\left(\mathrm{2}−\frac{\mathrm{1}}{{n}}\right)} \\ $$$${when}\:{n}\rightarrow\infty \\ $$$$=\mathrm{2}−\frac{\mathrm{2}−\mathrm{0}}{\mathrm{2}}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}\left(\mathrm{2}−\mathrm{0}\right)} \\ $$$$=\mathrm{2}−\mathrm{1}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}} \\ $$$$\mathrm{1}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}}=\frac{\mathrm{3}}{\mathrm{4}} \\ $$$$ \\ $$