一道有趣的定积分
int_0^{\oo}frac{f(x,2m-1)-sinx}{x^{2m+1}}\dx其中,f(x,2m-1)表示sinx的2m-1阶泰勒展开如m=1时,
int_0^{\oo}frac{x-sinx}{x^3}\dx
m=2时
int_0^{\oo}frac{x-frac{x^3}{6}-sinx}{x^5}\dx
借助软件我发现结果是:
frac{\pi(-1)^{m-1}}{2(2m)!}
期待大侠横空出世,给出证明。。。 creasson大侠 横空出世,
在注册账号的这最近2天 扫遍了emath论坛所有高难度微积分题!
扫到了近3年前的帖子!
多谢!!! 别捧我,我只是对积分级数感兴趣,碰巧捡了几块小石头而已。昨天才发现这个论坛,原来这里别有洞天,我发现许多大师都在这儿,邱教授,西西他们才是大侠,我只是来学习的,顺带打打酱油,呵呵,:lol 邱教授,西西 是谁,在本论坛吗,{:3_47:} 网名分别是yinhow,tian27546 我只是个高中生,对拉普拉斯变换只是有概念,不懂具体方法。
不过我还是一个费曼(一个天才的科学家)迷,他有一个“积分符号内取微分”的工具,我也学习了一下,我发现可以用到这个问题上。
我将问题一般化吧。假设有函数y=f(x),求积分
$F(t)=\int_a^b \frac{f(0)+f'(0)(tx)+f''(0)\frac{(tx)^2}{2}+...+f^{(n)}(0)\frac{(tx)^n}{n!}-f(tx)}{x^{n+1}} dx$
我们有
$\frac{d F(t)}{dt}=$
$\int_a^b \frac{f'(0)+f''(0)(tx)+...+f^{(n)}(0)\frac{(tx)^{n-1}}{(n-1)!}-f'(tx)}{x^n} dx$
连续n次微分得到
$\frac{d^n F(t)}{dt^n}=$
$\int_a^b \frac{f^{(n)}(0)-f^{(n)}(tx)}{x} dx$
对于某些情况,可以n+1次微分得到
$\frac{d^{n+1} F(t)}{dt^{n+1}}=$
$\int_a^b -f^{(n+1)}(tx) dx=-f^{(n)} (tx)|_a^b$
然后对变量t积分n次或n+1次即可,这个过程会得出多个积分常数。我们知道当t=0时原积分值为0,可以确定每一个积分常数都为0。
对于wayne的题目,f(x)=sin(x),n=2m,$f^{(2m)}(x)=(-1)^m sin x$
$\frac{d^{2m} F(t)}{dt^{2m}}=$
$\int_0^{\infty} \frac{-(-1)^m sin (tx)}{x} dx$
(这里不能够再微分了,在微分会得到$-(-1)^m sin (tx)|_0^{\infty}$,这没有意义)
根据$\int_0^{\infty} \frac{sinx}{x}dx=\frac{\pi}{2}$
我们有
$\frac{d^{2m} F(t)}{dt^{2m}}=-(-1)^m\frac{\pi}{2}=(-1)^{m-1} \frac{\pi}{2}$
2m次积分后:$F(t)=\frac{(-1)^{m-1} \pi *t^{2m}}{2(2m)!}$
取m=1即可 7# 282842712474
:b: ,赞叹之,后生可畏呀!
“积分符号内取微分”
是说变限积分的吧。
当积分限是常数的话,是可以直接这么来的。 什么叫变限积分?还没有学习高数,很多名词不懂^_^是不是指积分区间无穷的情况?积分符号内取微分可以用于积分区间有限的情况的…事实上,在《别闹了,费曼先生》中他本人对该方法评价很高,但是我学得不精,无法让各位体验更多了 刚才搜索了一下,原来变限积分指的是积分区间也是用含有变量的代数式表示的。
“积分符号内取微分”的确可以用于变限积分,但是用于某些常限积分也很有效,比如
$\int_0^{\infty} \frac{sin x}{x}dx$就可以用它来积分出来。
当然最典型的例子是$\int_a^b \frac{x^t}{ln x}dx$
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