Całki dla smakoszy

Całkowalność. Metody i obliczanie całek oznaczonych i nieoznaczonych. Pole pod wykresem. Równania i nierówności z wykorzystaniem rachunku całkowego. Wielowymiarowa całka Riemanna - w tym pola i objętości figur przestrzennych.
luka52
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 8601
Rejestracja: 1 maja 2006, o 20:54
Płeć: Mężczyzna
Lokalizacja: Kraków
Podziękował: 47 razy
Pomógł: 1816 razy

Całki dla smakoszy

Post autor: luka52 »

dec1, to jest właściwie to samo co podałem, z użyciem innej funkcji:
\(\displaystyle{ \psi^{(m)}(z)= (-1)^{m+1} m! \zeta (m+1,z)\,,}\)
dla m=1 (

Kod: Zaznacz cały

https://en.wikipedia.org/wiki/Hurwitz_zeta_function#Special_cases_and_generalizations
).
luka52
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 8601
Rejestracja: 1 maja 2006, o 20:54
Płeć: Mężczyzna
Lokalizacja: Kraków
Podziękował: 47 razy
Pomógł: 1816 razy

Całki dla smakoszy

Post autor: luka52 »

luka52 pisze:1. Wyprowadzić wzór rekurencyjny na:
\(\displaystyle{ I^\pm_n = \int \frac{\dd x}{x \cdot (x \pm 1) \cdot \ldots \cdot (x \pm n)}}\)
viewtopic.php?t=76134#p287664
luka52 pisze: 5. Obliczyć:
\(\displaystyle{ \int_0^1 \frac{1}{1 + x} \cdot \left( \sum_{k = 1}^{+\infty} x^{2^k - 1} \right) \; \dd x}\)
Całka sprowadza się do stałej Eulera-Mascheroniego \(\displaystyle{ \gamma}\) - (5) choć wymaga to kilku kroków (chętnie bym zobaczył kolejne przejścia, jeśli ktoś jest w stanie zgrabnie to zredagować).


Pora na kolejne przykłady:

1. Pokaż, że:
\(\displaystyle{ \int_{0}^{2} ( \sqrt{x^3 + 1} + \sqrt[3]{x^2 +2x}) dx= 6}\)
(viewtopic.php?f=51&t=247950)

2.
\(\displaystyle{ \int_{-\infty}^{+\infty} \frac{x e^x}{e^{2x} - 1}\, \dd x}\)
3.
\(\displaystyle{ \int_0^{\ln 2} \frac{x \, \dd x}{e^x + 2e^{-x} - 2}}\)
4.
\(\displaystyle{ \int_{-\infty}^{+\infty} \frac{\sin \pi x}{x(x-1)}\, \dd x}\)
5.
\(\displaystyle{ \int_0^{+\infty} \left( \frac{\sin x}{x} \right)^n \frac{\sin m x}{x} \, \dd x, \quad m \ge n}\)
6.
\(\displaystyle{ \int_0^1 \ln \Gamma (x) \, \cos 2\pi n x\, \dd x}\)
7.
\(\displaystyle{ \int_0^1 \frac{x \arcsin x}{1+x^2}\, \dd x}\)
8.
\(\displaystyle{ \int_0^{+\infty} \frac{x \arctan x}{1 + x^4} \,\dd x}\)
9.
\(\displaystyle{ \int_0^{+\infty} \sin \left( x^2 - \frac{1}{x^2} \right) \dd x}\)
Awatar użytkownika
Premislav
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 15687
Rejestracja: 17 sie 2012, o 13:12
Płeć: Mężczyzna
Lokalizacja: Warszawa
Podziękował: 196 razy
Pomógł: 5221 razy

Całki dla smakoszy

Post autor: Premislav »

4.:    
7. - nieudana próba :(:    
-- 30 lip 2016, o 02:34 --
2.:    
luka52
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 8601
Rejestracja: 1 maja 2006, o 20:54
Płeć: Mężczyzna
Lokalizacja: Kraków
Podziękował: 47 razy
Pomógł: 1816 razy

Całki dla smakoszy

Post autor: luka52 »

ad 7.
Premislav już blisko
Korzystając z gotowego już rozwinięcia:
\(\displaystyle{ \text{arcsinh}\, x = \sum_{n = 0}^{+\infty} \frac{(-1)^n (2n)!}{4^n (n!)^2 (2n+1)} x^{2n+1}}\)
mamy:
\(\displaystyle{ (\text{arcsinh}\,x )' = \frac{1}{\sqrt{1+x^2}} = \sum_{n = 0}^{+\infty} \frac{(-1)^n (2n)!}{4^n (n!)^2} x^{2n} \Rightarrow \frac{1}{\sqrt{1+x}} - 1 = \sum_{n = 1}^{+\infty} (-1)^n\frac{(2n)!}{4^n (n!)^2} x^{n}}\)
stąd:
\(\displaystyle{ \int_0^1 \left( \frac{1}{\sqrt{1 + x}} - 1 \right ) \frac{ \dd x }{x} = \sum_{n = 1}^{+\infty} (-1)^n\frac{(2n)!}{4^n (n!)^2} \int_0^1 x^{n-1} \, \dd x = \sum_{n = 1}^{+\infty} \frac{(-1)^n}{n} \frac{(2n)!}{4^n (n!)^2}}\)
czyli zabrakło Ci: \(\displaystyle{ 2 (\ln 2 - \ln (1 + \sqrt{2}))}\), co sprawia, że:

\(\displaystyle{ \int_0^1 \frac{x \arcsin x}{1+x^2}\, \dd x = \frac{\pi}{2} \ln \frac{2 \sqrt{2}}{1 + \sqrt{2}}}\)
Awatar użytkownika
Premislav
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 15687
Rejestracja: 17 sie 2012, o 13:12
Płeć: Mężczyzna
Lokalizacja: Warszawa
Podziękował: 196 razy
Pomógł: 5221 razy

Całki dla smakoszy

Post autor: Premislav »

luka52, jak dla mnie jednak stosunkowo daleko. Ale może to przez to, że nie kojarzę rozwinięcia niektórych funkcji w szeregi Maclaurina.
8.:    
Bardzo chętnie zobaczyłbym jakieś bardziej eleganckie rozwiązanie (chciałem na pałę rozbić na przedziały i przez części, żeby potem rozwinąć te funkcje arcus tangens w Maclauriny i scałkować wyraz po wyrazie, ale tu się wcześniej skróciło - czysty fart). Widziałem dowód faktu, że
\(\displaystyle{ \int_{0}^{ \frac{\pi}{2} } \frac{\dd t}{1+\tg^{\alpha} t} = \frac{\pi}{4}}\) i próbowałem podstawiać tangensa, żeby potem jakoś to wykorzystać, ale nic z tego mi nie wyszło.
luka52
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 8601
Rejestracja: 1 maja 2006, o 20:54
Płeć: Mężczyzna
Lokalizacja: Kraków
Podziękował: 47 razy
Pomógł: 1816 razy

Całki dla smakoszy

Post autor: luka52 »

Wg mnie całkiem eleganckie rozwiązanie, bardziej istotne jest chyba jak starannie zapisujesz rozwiązanie, co bezpośrednio wpływa na końcową estetykę
Odnośnie podanej przez Ciebie całki, to 370344.htm#p5261231
dec1
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 714
Rejestracja: 21 mar 2016, o 21:42
Płeć: Mężczyzna
Pomógł: 191 razy

Całki dla smakoszy

Post autor: dec1 »

Znalazłem na stacku fajne rozwiązanie szóstego:
6.:    
Awatar użytkownika
Premislav
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 15687
Rejestracja: 17 sie 2012, o 13:12
Płeć: Mężczyzna
Lokalizacja: Warszawa
Podziękował: 196 razy
Pomógł: 5221 razy

Całki dla smakoszy

Post autor: Premislav »

3.:    
luka52, chyba źle mnie zrozumiałeś/niejasno się wyraziłem, ja tę całkę (czy raczej całą rodzinę całek) znam właśnie z wątku, do którego link podałeś i zastanawiałem się, czy można to jakoś wykorzystać w rozwiązaniu zadania nr 8.

Zostały chyba 1,5,9, przy czym piąte to raczej nie mój poziom.
dec1
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 714
Rejestracja: 21 mar 2016, o 21:42
Płeć: Mężczyzna
Pomógł: 191 razy

Całki dla smakoszy

Post autor: dec1 »

1.:    
Ostatnio zmieniony 6 sie 2016, o 00:55 przez dec1, łącznie zmieniany 1 raz.
Awatar użytkownika
Premislav
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 15687
Rejestracja: 17 sie 2012, o 13:12
Płeć: Mężczyzna
Lokalizacja: Warszawa
Podziękował: 196 razy
Pomógł: 5221 razy

Całki dla smakoszy

Post autor: Premislav »

dec1, kapitalne! Sam wpadasz na takie lematy?
9.:    
Awatar użytkownika
NogaWeza
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 1481
Rejestracja: 22 lis 2012, o 22:24
Płeć: Mężczyzna
Lokalizacja: Gdańsk
Podziękował: 147 razy
Pomógł: 300 razy

Całki dla smakoszy

Post autor: NogaWeza »

Premislav, czy mógłbyś wyświadczyć mi przysługę i napisać w jaki sposób policzyć wartości \(\displaystyle{ I(0), J(0)}\)? Pamiętam jedynie, że te całki są zbieżne na mocy kryterium Dirichleta, sam mnie zresztą kiedyś o tym poinformowałeś, ale nie umiem ich policzyć.
Awatar użytkownika
Santiago A
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 248
Rejestracja: 22 sty 2016, o 20:56
Płeć: Mężczyzna
Lokalizacja: Zaragoza
Podziękował: 9 razy
Pomógł: 51 razy

Całki dla smakoszy

Post autor: Santiago A »

Premislav pisze:dec1, kapitalne! Sam wpadasz na takie lematy?
Pewnie nie, Laisant znał ten wzór już w 1905: https://en.wikipedia.org/wiki/Integral_ ... _functions.
Awatar użytkownika
Premislav
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 15687
Rejestracja: 17 sie 2012, o 13:12
Płeć: Mężczyzna
Lokalizacja: Warszawa
Podziękował: 196 razy
Pomógł: 5221 razy

Całki dla smakoszy

Post autor: Premislav »

Santiago A, dziękuję.
NogaWeza, przyznam, że chyba byłem zbyt pewny siebie, a okazało się, że wcale mi to dobrze nie idzie, bo dobierałem zły kontur (tę wartość pamiętałem z Funkcji zespolonych Franciszka Lei, jak się okazało - gorzej niż metodę). Tutaj np. masz to policzone:
http://math.stackexchange.com/questions ... rate-sinx2

-- 6 sie 2016, o 00:48 --

Ogólnie to mea maxima culpa, że tak sobie beztrosko piszę "mogę uzupełnić", a potem się okazuje, że jednak nie bardzo mogę.
Awatar użytkownika
NogaWeza
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 1481
Rejestracja: 22 lis 2012, o 22:24
Płeć: Mężczyzna
Lokalizacja: Gdańsk
Podziękował: 147 razy
Pomógł: 300 razy

Całki dla smakoszy

Post autor: NogaWeza »

Żaden problem. Rozwiązanie zawarte w linku, który podałeś mnie satysfakcjonuje, dzięki.
luka52
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 8601
Rejestracja: 1 maja 2006, o 20:54
Płeć: Mężczyzna
Lokalizacja: Kraków
Podziękował: 47 razy
Pomógł: 1816 razy

Całki dla smakoszy

Post autor: luka52 »

Skoro całka nr 5 stoi nierozwiązana, może ktoś wrzuci nowy zestaw?
ODPOWIEDZ