zeroieme 发表于 2017-2-25 14:20:53

求这个积分的最简单实表达式

\[\int \frac{x^{2/5}}{x+1} \, \dif x\]
Mathematica积出一坨,我简化得到
\(\dfrac{5 x^{2/5}}{2}+\log (\sqrt{x}+1)+(-1)^{2/5} \log (\sqrt{x}-\sqrt{-1})+(-1)^{4/5} \log \left(\sqrt{x}+(-1)^{2/5}\right)-\sqrt{-1} \log \left(\sqrt{x}-(-1)^{3/5}\right)-(-1)^{3/5} \log \left(\sqrt{x}+(-1)^{4/5}\right)+C\)
有简单的实函数表达式吗?

wayne 发表于 2017-2-25 14:39:48

用Mathematica 11.0.0 计算得到

zeroieme 发表于 2017-2-25 14:44:32

wayne 发表于 2017-2-25 14:39
用Mathematica 11.0.0 计算得到
\(\frac{1}{4} \left(10 x^{2/5}-\left(\sqrt{5}+1\right) \left(\left(x^ ...

复制结果乱了,log和tan....。希望调整一下。

wayne 发表于 2017-2-25 14:49:08

跟你的表达不同的地方 在于 没有 负数的指数

zeroieme 发表于 2017-2-25 15:01:13

嗯,我的Mathematica算出也是这坨
然后发现\(\log \left(x^{2/5}+\frac{1}{2} \left(\sqrt{5}-1\right) \sqrt{x}+1\right)\),\(\log \left(x^{2/5}-\frac{1}{2} \left(1+\sqrt{5}\right) \sqrt{x}+1\right)\)和\(\log \left(\sqrt{x}+1\right)\)能凑成\(\log (x+1)\),进一步,各函数它们都跟\(y^5-1\)根有关系。
所以就从那坨开始展开、拼凑,结果得到本话题的式子。
实数化只能又回到Mathematica的结果吗?

wayne 发表于 2017-2-25 19:00:53

zeroieme 发表于 2017-2-25 15:01
嗯,我的Mathematica算出也是这坨
然后发现\(\log \left(x^{2/5}+\frac{1}{2} \left(\sqrt{5}-1\right) \s ...

Mathematica 号称可以将表达式以最简单的形式 呈现出来。 (表达式的复杂度是根据 其LeafCount,树的叶子结点的个数来量化的。)
所以,如果Mathematica 是名副其实的话,估计是不会有更简洁的结果了

zeroieme 发表于 2017-2-25 21:40:49

wayne 发表于 2017-2-25 19:00
Mathematica 号称可以将表达式以最简单的形式 呈现出来。 (表达式的复杂度是根据 其LeafCount,树的叶 ...

毕业那会对Mathematica的各种号称还是很崇拜的。近2年频繁使用的体验只能呵呵了。

mathematica 发表于 2017-2-26 13:29:35

\[\frac{1}{4} \left(10 x^{2/5}-\left(\sqrt{5}+1\right) \log \left(x^{2/5}+\frac{1}{2} \left(\sqrt{5}-1\right) \sqrt{x}+1\right)+\left(\sqrt{5}-1\right) \log \left(x^{2/5}-\frac{1}{2} \left(\sqrt{5}+1\right) \sqrt{x}+1\right)+4 \log \left(\sqrt{x}+1\right)+2 \sqrt{2 \left(\sqrt{5}+5\right)} \tan ^{-1}\left(\frac{-4 \sqrt{x}+\sqrt{5}+1}{\sqrt{10-2 \sqrt{5}}}\right)+2 \sqrt{10-2 \sqrt{5}} \tan ^{-1}\left(\frac{4 \sqrt{x}+\sqrt{5}-1}{\sqrt{2 \left(\sqrt{5}+5\right)}}\right)\right)\]

mathematica 发表于 2017-2-26 13:30:34

mathematica 发表于 2017-2-26 13:29
\[\frac{1}{4} \left(10 x^{2/5}-\left(\sqrt{5}+1\right) \log \left(x^{2/5}+\frac{1}{2} \left(\sqrt{5} ...

我得到的是上面的积分结果

chyanog 发表于 2017-3-1 17:04:38

类似1楼的结果可以这样得到
Integrate /. n -> 2/5 // FunctionExpand // Simplify
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