Processing math: 11%
Akademisyenler öncülüğünde matematik/fizik/bilgisayar bilimleri soru cevap platformu
0 beğenilme 0 beğenilmeme
349 kez görüntülendi

10lnn(x)1+xmdx

İntegralini çözün.

Lisans Matematik kategorisinde (1.1k puan) tarafından  | 349 kez görüntülendi

1 cevap

0 beğenilme 0 beğenilmeme

İntegralimiz :

Ξ(n,m)=10lnn(x)1+xmdx

İntegrali kısmi türev ile yazabiliriz.

Ξ(n,m)=lim

\frac{1}{1+x^m} ifadesini açalım.

\Xi(n,m)=\lim\limits_{s\to0}\frac{\partial^n}{\partial{s}^n}\int_0^1\:x^s(1-x^m+x^{2m}-x^{3m}+\cdots)\:dx

İfadeyi sonsuz toplam ile yazalım.

\Xi(n,m)=\lim\limits_{s\to0}\frac{\partial^n}{\partial{s}^n}\int_0^1\:\sum_{k=0}^\infty\:(-1)^n\:x^{s+mk}\:dx

\Xi(n,m)=\lim\limits_{s\to0}\frac{\partial^n}{\partial{s}^n}\sum_{k=0}^\infty\:(-1)^n\int_0^1\:\:x^{s+mk}\:dx

İntegrali çözelim.

\Xi(n,m)=\lim\limits_{s\to0}\frac{\partial^n}{\partial{s}^n}\sum_{k=0}^\infty\:(-1)^n\:\frac{x^{s+mk+1}}{s+mk+1}\Bigg|_0^1

\Xi(n,m)=\lim\limits_{s\to0}\frac{\partial^n}{\partial{s}^n}\sum_{k=0}^\infty\:\frac{(-1)^n}{s+mk+1}

Sadeleştirelim.

\Xi(n,m)=\lim\limits_{s\to0}\frac{\partial^n}{\partial{s}^n}\frac{1}{m}\sum_{k=0}^\infty\:\frac{(-1)^n}{\frac{s}{m}+\frac{1}{m}+k}

Seriyi lerch zeta fonksiyonu ile yazabiliriz.Ayrıntılı bilgi için buraya bakılabilir.

\Xi(n,m)=\lim\limits_{s\to0}\frac{\partial^n}{\partial{s}^n}\frac{1}{m}\Phi\Big(-1,1,\frac{s}{m}+\frac{1}{2}\Big)

Şimdi sırayla s ye göre 1. , 2. ve n. türevleri alalım.

\Xi(n,m)=\lim\limits_{s\to0}\frac{\partial^{n-1}}{\partial{s}^{n-1}}\frac{1}{m^2}(-1)\Phi\Big(-1,2,\frac{s}{m}+\frac{1}{m}\Big)

\Xi(n,m)=\lim\limits_{s\to0}\frac{\partial^{n-2}}{\partial{s}^{n-2}}\frac{1}{m^3}(-1)(-2)\Phi\Big(-1,3,\frac{s}{m}+\frac{1}{m}\Big)

\Xi(n,m)=\lim\limits_{s\to0}\frac{(-1)^n}{m^{n+1}}\Gamma(n+1)\Phi\Big(-1,n+1,\frac{s}{m}+\frac{1}{m}\Big)

s yerine 0 yazalım.

\large\color{#A00000}{\boxed{\Xi(n,m)=\int_0^1\:\frac{\ln^n(x)}{1+x^m}\:dx=\frac{(-1)^n}{m^{n+1}}\Gamma(n+1)\Phi\Big(-1,n+1,\frac{1}{m}\Big)\\n\neq-1,-2,-3\cdots\:\:\:\:\:\:m\in\mathbb{R}}}

(1.1k puan) tarafından 
20,305 soru
21,856 cevap
73,576 yorum
2,805,162 kullanıcı