Akademisyenler öncülüğünde matematik/fizik/bilgisayar bilimleri soru cevap platformu
0 beğenilme 0 beğenilmeme
608 kez görüntülendi
Lisans Matematik kategorisinde (60 puan) tarafından  | 608 kez görüntülendi

1 cevap

0 beğenilme 0 beğenilmeme
Kısmî integral iş görmeli: $$x^{\ln x}=u,\, dv=dx$$ alalım. Buradan $$du=2\frac{\ln x}{x}x^{\ln x}$$ buluruz. Kısmi integral ifadesine koyarsak: $$x^{\ln x+1}-2\int \ln x x^{\ln x}\,dx$$ bulunur. Bu aşamada $\ln x=t$ dönüşümü yaparsak, o zaman son integral $$\int \ln x x^{\ln x}\,dx=\int te^te^{t^2}\,dt$$ halini alır. Yine kısmi integrasyonla, $$te^{t^2}\,dt=dv,\,u=e^t$$ ile $$\frac{1}{2}e^te^{t^2}-\frac{1}{2}\int e^te^{t^2}\,dt$$ bulunur. Son integralde içerisini $e^{1/4}$ ile bölüp çarpınca, $e$'nin üstündeki kısım tam kare olur: $e^{(t+\frac{1}{2})^2}$. Bu ifade ise elemanter fonksiyonlar cinsinden yazılamaz. Şimdi hepsini toparlayalım: 
$$x^{\ln x+1}-\left(x^{\ln x+1}-e^{-1/4}\int e^{(t+\frac{1}{2})^2}\,dt\right),$$ $$=e^{-1/4}\int e^{(t+\frac{1}{2})^2}\,dt$$ Sonuçta açık şekilde integre etmek mümkün değil! Kompleks hata fonksiyonu cinsinden ise, 
$$\int x^{\ln x}\,dx=e^{-1/4}\int e^{(t+\frac{1}{2})^2}\,dt=e^{-1/4}\frac{\sqrt \pi}{2}\mbox{erfi}\left (t+\frac{1}{2}\right)$$ ve $$\int x^{\ln x}\,dx=\sqrt{\frac{\pi}{4e^{1/2}}}\mbox{erfi}\left( \ln x+\frac{1}{2}\right)+C$$ bulunur. 
Fakat Louville'in teoremine dayanara pek işlem yapmadan da bilebilirdik elemanter olarak intergre edilemeyeceğini! 
Bu teoremi uygulayabilmek için integrandın $fe^g$ şeklinde olması lâzım ($g\not= \mbox{sabit}$). Bu teoreme göre eğer, $$f=a'+ag'$$ birinci mertebeden lineer diferansiyel denklemini sağlayan $a$ rasyonel fonksiyonu mevcutsa, o zaman $fe^g$ de rasyonel fonlsiyonlar cinsinden integre edilebilir demektir! Oysa, bu denklemin genel çözümü, kolayca gösterilebilir ki, 
$$a=e^{-x}\int e^x x^{\ln x-1}\,dx+Ce^{-x}$$ şeklindedir. Bunun sonucu ise sanırım olumsuzdur. Olumsuz derken interge edilemez demek istedim.
Keşke burada birileri Louville teoremini ve sonuçlarını genişçe açıklasa da istifade etsek!
(1.4k puan) tarafından 
tarafından düzenlendi

yorumunuz için teşekkür ederim.

20,285 soru
21,822 cevap
73,511 yorum
2,583,147 kullanıcı