به محفل ریاضی ایرانیان خوش آمدید! لطفا برای استفاده از تمامی امکانات عضو شوید
0 امتیاز
183 بازدید
در دانشگاه توسط mansour (771 امتیاز)
ویرایش شده توسط قاسم شبرنگ

مطلوب است اثبات رابطه زیر:

$ \int _ {-1} ^1 \frac{Arcsinx}{x}dx= \pi ln2 $

قرار دهید $x=sinu$:

$ \int _ { \frac{- \pi }{2} } ^ { \frac{ \pi }{2} } \frac{ucosu}{sinu} du=...$

1 پاسخ

+1 امتیاز
توسط قاسم شبرنگ (4,111 امتیاز)

قرار دهید:

$$u:=Arcsinx \Rightarrow du=\frac{dx}{ \sqrt{1-x^2}}= \frac{dx}{ \sqrt{1-sin^2u}}= \frac{dx}{cosu},u(0)=0,u(1)= \frac{\pi}{2}$$

$$ \Rightarrow I= \int_{-1}^1 \frac{Arcsinx}{x}dx=2\int_0^1 \frac{Arcsinx}{x}dx=2\int_.^ \frac{\pi}{2} \frac{u}{sinu}.cosu.du$$

$$=2 \int_0^\frac{\pi}{2}ud(Ln(sinu))=2uLn(sinu)|_0^ \frac{\pi}{2}-2 \int_0^ \frac{\pi}{2}Ln(sinu)du$$

$$=0-2 \int_0^ \frac{\pi}{2}Ln(sinu)du=-2 \int_0^ \frac{\pi}{2}Ln(sinu)du$$

حالا انتگرال اخیر را جدا محاسبه می‌کنیم(در این مرحله غیر محسوس از تغییر متغیر $x:=2u$ و $x:=u-\frac{\pi}{2}$ استفاده می‌کنیم):

$$J:=\int_0^ \frac{\pi}{2}Ln(sinu)du=2 \int_0^ \frac{\pi}{2}Ln(sin(0+ \frac{\pi}{2}-u)du=\int_0^ \frac{\pi}{2}Ln(cosu)du$$

$$2J=J+J=2 \int_0^ \frac{\pi}{2}Ln(sinu)du+\int_0^ \frac{\pi}{2}Ln(cosu)du=2\int_0^ \frac{\pi}{2}Ln(sinucos)du$$

$$=\int_0^ \frac{\pi}{2}Ln( \frac{1}{2}sin2u)du=\int_0^ \frac{\pi}{2}Ln(sinu)du-Ln2\int_0^ \frac{\pi}{2}du$$

$$= \int_0^ \frac{\pi}{2}Ln(sin2u)du- \frac{\pi}{2}Ln2=2\int_0^\pi Lnsinxdx-\frac{\pi}{2}Ln2$$

$$=2 \int_0^ \frac{\pi}{2}Lnsinxdx+2 \int_\frac{\pi}{2}^\pi Lnsinudu-\frac{\pi}{2}Ln2$$

$$=2 \int_0^ \frac{\pi}{2}Lnsinxdx-2 \int_0^ \frac{\pi}{2}Lnsinxdx-\frac{\pi}{2}Ln=2J-2J-\frac{\pi}{2}Ln2=-\frac{\pi}{2}Ln2$$

$$ \Rightarrow I=-2J=-2.(-\frac{\pi}{2}Ln2)=\pi Ln2$$

$\Box$

آیا کسی اعتقاد دارد که تفاوت بین انتگرال لبگ و انتگرال ریمان می تواند اهمیتی فیزیکی داشته باشد، یا این که فرضا پرواز کردن یا نکردن یک هواپیما می تواند به این تفاوت وابسته باشد؟ اگر چنین ادعایی وجود داشته باشد، نگران پرواز با آن هواپیما نیستم.
...