Oneigenlijke Integraal

Moderators: dirkwb, Xilvo

Gebruikersavatar
Berichten: 3.330

Oneigenlijke Integraal

Toon aan:
\(\int_0^{+\infty} e^{-x^2} dx=\frac{\sqrt{\pi}}{2}\)
Volgens mijn verstand kan er niets bestaan en toch bestaat dit alles?

Gebruikersavatar
Berichten: 24.578

Re: Oneigenlijke Integraal

De truc bestaat erin het kwadraat te zoeken door te integreren over een vierkant:
\(\left( {\int\limits_0^{ + \infty } {e^{ - x^2 } dx} } \right)^2 = \int\limits_0^{ + \infty } {e^{ - x^2 } dx} \int\limits_0^{ + \infty } {e^{ - y^2 } dy} = \int\limits_0^{ + \infty } {\int\limits_0^{ + \infty } {e^{ - \left( {x^2 + y^2 } \right)} dxdy} } \)
Nu kan je overgaan op poolcoördinaten, de exponent is dan -r² maar er komt mooi een r bij:
\(\int\limits_0^{\frac{\pi }{2}} {\int\limits_0^{ + \infty } {re^{ - r^2 } drdt} } = \int\limits_0^{\frac{\pi }{2}} {\left[ { - \frac{1}{2}e^{ - r^2 } } \right]_0^{ + \infty } dt} = \frac{\pi }{2}\left( 0 - \left( - \frac{1}{2} \right) \right) = \frac{\pi }{4}\)
Nu nog even de vierkantswortel nemen...
"Malgré moi, l'infini me tourmente." (Alfred de Musset)

Re: Oneigenlijke Integraal

Nog eentje. Toon aan dat
\(\int_{0}^{1} \frac{\ln(1-2x\cos(t)+x^2)}{x}dx = \frac{\pi^2}{6} - \frac{1}{2}(t-\pi)^2\)

Berichten: 94

Re: Oneigenlijke Integraal

nu we toch bezig zijn:

bewijs dat
\(\int_{0}^{+\infty}\frac{\sin x}{x}dx=\frac{\pi}{2}\)
Hint : vergelijk met
\(\int_{0}^{t}\int_{0}^{+\infty}\frac{\sin x}{\exp (xy)}dydx\)
.

Re: Oneigenlijke Integraal

\(\int_{0}^{\infty}\int_{0}^{+\infty}\frac{\sin x}{\exp (xy)}dydx = \int_{0}^{+\infty}\int_{0}^{\infty}\frac{\sin x}{\exp (xy)}dxdy\)
Dan is
\(\int_{0}^{\infty}\frac{\sin x}{x}dx = \int_{0}^{+\infty}\frac{1}{1+y^2}dy = \arctan(y)|_{0}^{\infty} = \frac{\pi}{2}\)

Gebruikersavatar
Berichten: 24.578

Re: Oneigenlijke Integraal

Die laatste kan ook met residurekening: iets langer, maar ook leuk.
"Malgré moi, l'infini me tourmente." (Alfred de Musset)

Gebruikersavatar
Berichten: 3.330

Re: Oneigenlijke Integraal

De methode die men gebruikt om aan te tonen dat:
\(\int_0^{+\infty}\frac{\sin{x}}{x} dx=\frac{\pi}{2}\)
begrijp ik niet.

Maar als men daarvan gebruik maakt kan ik wel aantonen dat:
\(\int_0^{+\infty}\frac{\sin^3{x}}{x} dx=\frac{\pi}{4}\)
Volgens mijn verstand kan er niets bestaan en toch bestaat dit alles?

Gebruikersavatar
Berichten: 24.578

Re: Oneigenlijke Integraal

Dat klopt :)

Zie eventueel hier.
"Malgré moi, l'infini me tourmente." (Alfred de Musset)

Re: Oneigenlijke Integraal

kotje schreef:De methode die men gebruikt om aan te tonen dat:
\(\int_0^{+\infty}\frac{\sin{x}}{x} dx=\frac{\pi}{2}\)
begrijp ik niet.

Maar als men daarvan gebruik maakt kan ik wel aantonen dat:
\(\int_0^{+\infty}\frac{\sin^3{x}}{x} dx=\frac{\pi}{4}\)
Kun je ook
\(\int_0^{+\infty}\frac{\sin^2{x}}{x} dx\)
uitrekenen?

Gebruikersavatar
Berichten: 24.578

Re: Oneigenlijke Integraal

Convergeert die wel? Volgens mij niet, maar het gevoel kan je bedriegen natuurlijk :)
"Malgré moi, l'infini me tourmente." (Alfred de Musset)

Re: Oneigenlijke Integraal

Convergeert die wel? Volgens mij niet, maar het gevoel kan je bedriegen natuurlijk :)
In dat geval, bewijs dat dat ding niet bestaat (of oneindig is).

N.B.
\(\int_0^{\infty}\frac{\sin^{2n+1}{x}}{x} dx = \frac{\pi}{4^n}\left( \begin{array}{cc}2n-1n-1\end{array} \right)\)
(Dit volgt uit oude aantekeningen. qed)

Gebruikersavatar
Berichten: 3.751

Re: Oneigenlijke Integraal

PeterPan schreef:Nog eentje. Toon aan dat
\(\int_{0}^{1} \frac{\ln(1-2x\cos(t)+x^2)}{x}dx = \frac{\pi^2}{6} - \frac{1}{2}(t-\pi)^2\)


krijgen we een tip?

Re: Oneigenlijke Integraal

eendavid schreef:
PeterPan schreef:Nog eentje. Toon aan dat
\(\int_{0}^{1} \frac{\ln(1-2x\cos(t)+x^2)}{x}dx = \frac{\pi^2}{6} - \frac{1}{2}(t-\pi)^2\)


krijgen we een tip?
Dat ding schreeuwt om gedifferentieerd te worden.

Gebruikersavatar
Berichten: 997

Re: Oneigenlijke Integraal

\(\int_0^{\infty}\frac{\sin^{2}{x}}{x} dx = \lim_{r \rightarrow \infty } \left( \int_0^{r}\frac{1}{2x} dx - \int_0^{r} \frac{\cos 2x}{2x} dx \right) = \infty\)

Re: Oneigenlijke Integraal

\(\int_0^{\infty}\frac{\sin^{2}{x}}{x} dx = \lim_{r \rightarrow \infty }  \left( \int_0^{r}\frac{1}{2x} dx - \int_0^{r} \frac{\cos 2x}{2x} dx \right) = \infty\)

\( \int_0^{\infty}\frac{1}{2x} dx - \int_0^{\infty} \frac{\cos 2x}{2x} dx = \infty - \infty = ?\)

Reageer