به محفل ریاضی ایرانیان خوش آمدید! لطفا برای استفاده از تمامی امکانات عضو شوید
0 امتیاز
143 بازدید
در دانشگاه توسط mansour (784 امتیاز)

مطلوب است محاسبه انتگرال معین زیر: $$ \int _ {- \infty } ^ { \infty } ( \frac{x}{2+ 2^{x} + 2^{-x} } )^{2} dx= \frac{ \zeta (2)-1}{3} . \frac{1}{ ln^{3} 2} $$

توسط mansour (784 امتیاز)
ویرایش شده توسط mansour
+1
$$ \int _ {-  \infty } ^ { \infty }  ( \frac{x}{ a+a^{x}+ a^{-x}  } )^{2} dx \wedge  \int _ {- \infty } ^ { \infty }  ( \frac{x}{a+ e^{ ln a^{x} } + e^{ln a^{-x} } } )^{2} dx \wedge  \int _ {- \infty } ^ { \infty }  ( \frac{x}{a+ e^{xlna} + e^{-xlna} } )^{2}  \Longrightarrow u=xlna \Longrightarrow du=lna.dx \Longrightarrow = \int _ {- \infty } ^ { \infty }  \frac{ ( \frac{u}{lna} )^{2} }{ ( a+ e^{u} + e^{-u} )^{2} } . \frac{du}{lna} = \frac{1}{ ln^{3} a}  \int _ {- \infty } ^ { \infty }  \frac{ u^{2} }{ (a+ e^{u} + e^{-u} )^{2} } du \wedge t= e^{u}  \Longrightarrow dt= e^{u} du \Longrightarrow  \frac{dt}{t} =du \Longrightarrow = \frac{1}{ ln^{3} a}  \int _0^ \infty  \frac{t ln^{2}t }{ (a+t+ \frac{1}{t} )^{2} } . \frac{dt}{t}= \frac{a}{ ln^{3}a }   \int _0^ \infty  \frac{t ln^{2} t}{ ( t^{2} +at+1)^{2} } dt \Longrightarrow a=2:= \frac{1}{ ln^{3} a}  \int _0^ \infty  \frac{t ln^{2}t }{ (t+1)^{4} } dt$$$$ \Longrightarrow  \int _0^ \infty  \frac{ x^{s-1} }{ (1+x)^{4} } dx=I(s) \wedge t= \frac{1}{1+x}  \Longrightarrow x+1= \frac{1}{t}  \Longrightarrow x= \frac{1}{t} -1 \Longrightarrow I(s)= \int _1^0 ( \frac{1}{t} -1)^{s-1} . t^{4} . \frac{-dt}{ t^{2} } = \int _0^1 t^{2}  (1-t)^{s-1}. t^{1-s} dt = \int _0^1 t^{3-s}  (1-t)^{s-1} dt= \beta (4-s,s) \Longrightarrow  \frac{\partial}{\partial s} I(s)= \int _0^ \infty  \frac{ x^{s-1} lnx}{ ( 1+x)^{4} } dx= \frac{\partial^2}{\partial s^2} I(s)= \int _0^ \infty  \frac{ x^{s-1}  ln^{2} x}{ ( 1+x)^{4} } dx \Longrightarrow  \frac{\partial^2}{\partial s^2}  \beta (4-s,s)= \int _0^ \infty  \frac{ x^{s-1}  ln^{2}x }{ ( 1+x)^{4} } dx= \frac{\partial^2}{\partial s^2} [ \frac{ \Gamma (4-s) \Gamma (s)}{ \Gamma (4)} ]= \frac{\partial}{\partial s} .[ \frac{1}{ \Gamma (4)} [- \Gamma (s) \Gamma '( 4-s)+ \Gamma (4-s ) \Gamma '(s)]]= \frac{1}{ \Gamma (4)}  \frac{\partial}{\partial s} [ \Gamma '(s) \Gamma (4-s)- \Gamma (s) \Gamma '(4-s)]$$

1 پاسخ

0 امتیاز
توسط mansour (784 امتیاز)
انتخاب شده توسط mansour
 
بهترین پاسخ

$$ \Longrightarrow \int _0^ \infty \frac{ x^{s-1} }{ (1+x)^{4} } dx=I(s) \wedge t= \frac{1}{1+x} \Longrightarrow x+1= \frac{1}{t} \Longrightarrow x= \frac{1}{t} -1 \Longrightarrow I(s)= \int _1^0 ( \frac{1}{t} -1)^{s-1} . t^{4} . \frac{-dt}{ t^{2} } = \int _0^1 t^{2} (1-t)^{s-1}. t^{1-s} dt = \int _0^1 t^{3-s} (1-t)^{s-1} dt= \beta (4-s,s) \Longrightarrow \frac{\partial}{\partial s} I(s)= \int _0^ \infty \frac{ x^{s-1} lnx}{ ( 1+x)^{4} } dx= \frac{\partial^2}{\partial s^2} I(s)= \int _0^ \infty \frac{ x^{s-1} ln^{2} x}{ ( 1+x)^{4} } dx \Longrightarrow \frac{\partial^2}{\partial s^2} \beta (4-s,s)= \int _0^ \infty \frac{ x^{s-1} ln^{2}x }{ ( 1+x)^{4} } dx= \frac{\partial^2}{\partial s^2} [ \frac{ \Gamma (4-s) \Gamma (s)}{ \Gamma (4)} ]= \frac{\partial}{\partial s} .[ \frac{1}{ \Gamma (4)} [- \Gamma (s) \Gamma '( 4-s)+ \Gamma (4-s ) \Gamma '(s)]]= \frac{1}{ \Gamma (4)} \frac{\partial}{\partial s} [ \Gamma '(s) \Gamma (4-s)- \Gamma (s) \Gamma '(4-s)]$$$$= \frac{1}{ \Gamma (4)} [ \Gamma 'x(s) \Gamma (4-s)- \Gamma '(s) \Gamma '(4-s)- \Gamma '(s) \Gamma '(4-s)+ \Gamma (s) \Gamma ''(4-s) ] \wedge s=2, \frac{1}{ \Gamma (4)} [ \Gamma ''(2) \Gamma (2)- \Gamma '(2) \Gamma '(2)- \Gamma '(2) \Gamma '(2)+ \Gamma (2) \Gamma ''(2) ]= \frac{2}{ \Gamma (4)} [ \Gamma ''(2)- ( \Gamma '(2))^{2} ]= \frac{1}{3} [ \Gamma ''(2)- (1- \gamma )^{2} ] \wedge \psi (x)= \frac{ \Gamma '(x)}{ \Gamma (x)} =- \gamma - \frac{1}{x} + \sum _ {k=1} ^ \infty \frac{1}{k} - \frac{1}{k+x} \Longrightarrow \psi '(x)= \frac{1}{ x^{2} } + \sum _ {k=1} ^ \infty \frac{1}{ (k+x)^{2} } \Longrightarrow \psi '(2)= \frac{1}{ 2^{2} } + \sum _ {k=1} ^ \infty \frac{1}{ (x+2)^{2} }= \frac{1}{ 2^{2} } + \frac{1}{ 3^{2} } + \frac{1}{ 4^{2} } +...=( \frac{ \pi ^{2} }{6} -1) \wedge \Gamma ''(2)=-1+ \frac{ \pi ^{2} }{6} + ( 1- \gamma )^{2} \wedge \Longrightarrow ?= \frac{1}{3} [-1+ \frac{ \pi ^{2} }{6} + (1- \gamma )^{2}- ( 1- \gamma )^{2}]= \frac{1}{3} [ \zeta (2)-1 ] $$

ریاضیدان، کسی است که شباهت ها را بین قضایا دریابد. ریاضیدان بهتر کسی است که بتواند شباهت بین برهان ها را ببیند. بهترین ریاضیدان کسی است که بتواند به شباهت بین نظریه ها توجه کند. و می توان تصور کرد که ریاضیدان نهایی کسی است که بتواند شباهت بین شباهت ها را مشاهده کند.
...