함수 f(x)가 연속함수이므로 임의의 유계인 닫힌 구간에서 항상 적분가능하다.
[문제 3]-(1) : F(t)가 기함수임을 보이려면 임의의 실수 t에 대하여 F(t)=−F(−t)가 성립함을 보이면 된다. 정적분의 적분 구간 성질 또는 치환적분에 의해−F(−t)=−∫0−tf(x)dx=∫−t0f(x)dx=∫0tf(−x)dx이 성립하고, f(x)가 우함수이므로 f(x)=f(−x) 성질에 의하여 임의의 실수 t에 대하여−F(−t)=−∫0−tf(x)dx=∫−t0f(x)dx=∫0tf(−x)dx=∫0tf(x)dx=F(t)이다. 그러므로 F(t)는 기함수이다.
[문제 3]-(2) : F(t)가 우함수임을 보이려면 임의의 실수 t에 대하여 F(t)=F(−t)가 성립함을 보이면 된다. 정적분의 적분 구간 성질에 의해F(t)−F(−t)=∫atf(x)dx−∫a−tf(x)dx=∫atf(x)dx+∫−taf(x)dx=∫−ttf(x)dx으로 표현된다. 함수 f(x)가 기함수이므로 원점에 대하여 대칭인 성질에 의하여∫−ttf(x)dx=0이 성립한다. 따라서 임의의 실수 t에 대하여 F(t)=F(−t)가 성립하고 F(t)는 우함수이다.
[문제 3]-(3) : F(t)가 주기가 p인 주기함수임을 보이려면 F(t+p)=F(t)임을 보이면 된다. 그리고 임의의 실수 t에 대하여 위의 등식을 적분으로 나타내어 보면F(t+p)=∫at+pf(x)dx=∫atf(x)dx+∫tt+pf(x)dx=F(t)+∫tt+pf(x)dx이 성립함으로 실제로는 ∫tt+pf(x)dx=0을 보이면 충분하다.
함수 f(x)가 주기가 p인 주기함수이고 닫힌구간 [t,t+p]의 길이가 p이므로 주기함수의 적분 성질에 의해∫tt+pf(x)dx=∫0pf(x)dx=∫−2p2pf(x)dx이 성립한다. 그리고 함수 f(x)가 기함수임으로, 원점에 대한 대칭 성질에 의하여∫−2p2pf(x)dx=0이다. 따라서 임의의 실수 t에 대하여 ∫tt+pf(x)dx=0이 성립하고 F(t)는 주기가 p인 주기함수이다.