به محفل ریاضی ایرانیان خوش آمدید! لطفا برای استفاده از تمامی امکانات عضو شوید
+1 امتیاز
201 بازدید
در دانشگاه توسط mansour (784 امتیاز)

نشان دهید: $$ \int _0^ \infty \frac{ sin^{3}( x^{-4} ) }{x}dx= \frac{ \pi }{16} $$ The "sin" Integral

1 پاسخ

0 امتیاز
توسط قاسم شبرنگ (4,161 امتیاز)

$u=x^{-4} \Rightarrow du=-4x^{-5}dx \Rightarrow x^{-1}dx= \frac{-x^4}{4} du= \frac{-u^{-1}}{4} du$

$, \lim_{x\to 0^-}u=+ \infty , \lim_{x\to + \infty } u =0$

$ \Rightarrow A=\int _0^ \infty \frac{Sin^3(x^{-4})}{x} dx=- \frac{1}{4} \int _ \infty ^0 \frac{Sin^3(u)}{u} du=\frac{1}{4} \int _0 ^ \infty \frac{Sin^3(u)}{u} du=\frac{1}{4} \int _0 ^ \infty \frac{Sin^3(u)}{u} du$

$=\frac{1}{4} \int _0 ^ \infty \frac{ \frac{1}{4} (3sin(u)-sin(3u)}{u} du= \frac{1}{16} \int _0 ^ \infty \frac{ 3sin(u)-sin(3u)}{u} du$

حالا از انتگرالهای وابسته به پارامتر کمک بگیرید.قرار دهید:

$I(a):= \int _0^ \infty \frac{sin(x)e^{-ax})}{x} dx \Rightarrow I'(a)=\int _0^ \infty \frac{-xsin(x)e^{-ax})}{x} dx = -\int _0^ \infty sin(x)e^{-ax}dx$

$=- \frac{-e^{-ax}(cos(x)+asin(x)}{a^2+1} ]_0^ \infty =- \frac{1}{a^2+1} \Rightarrow I(a)= \frac{ \pi }{2} -tan^{-1}(a)$(چرا؟)

$ \Rightarrow \int _0^ \infty \frac{sin(x)}{x} dx=I(0)= \frac{ \pi }{2} -tan^{-1}(0)=\frac{ \pi }{2}-0=\frac{ \pi }{2}$

$, \int _0^ \infty \frac{sin(3x)}{x} dx=\int _0^ \infty \frac{sin(x)}{x} dx= \frac{\pi }{2} $

$ \Rightarrow A=3\int _0^ \infty \frac{sin(x)}{x} dx-\int _0^ \infty \frac{sin(3x)}{x} dx= \frac{1}{16} (\frac{3\pi }{2}-\frac{ \pi }{2})= \frac{ \pi }{16} $

$ \Box $

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.
...