今回はこちらの積分を解説します。
∫01∫0111−x211−y2dxdy1−x2y2
加法定理和積公式∫01∫0111−x211−y2dxdy1−x2y2=∫0≤u,0≤v,u+v≤π2cos2ucos2v−sin2usin2v(cos2u−sin2v)(cos2v−sin2u)dudv(x=sinvcosu,y=sinucosv)=∫0≤u,0≤v,u+v≤π2(cosucosv−sinusinv)(cosucosv+sinusinv)((cosu−sinv)(cosv+sinu))((cosu+sinv)(cosv−sinu))dudv=∫0≤|t|≤s≤π212dsdtcosscost(加法定理,和積公式,u+v=s,u−v=t)=12(12B(12,14))2=12(12212−1B(14,14))2(B(12,z)=22z−1B(z,z))=Γ4(14)16π
最初の変数変換で関係式dxdy=(1−x2y2)dudvが成り立つのと、2行目で対称性を上手く利用するのがミソですね。変換はなかなか思いつかないものですが、まめけびさんの記事で知りました。他にも勉強になる数学や物理の記事がありますので、興味のある方は参考文献からご覧ください。
バッチを贈ると投稿者に現金やAmazonのギフトカードが還元されます。