PCを買い替えたので,性能を確かめがてら書くことにした.
対称核K(x,y)=K(y,x),区間Iの積分変換(Tf)(y):=∫If(x)K(x,y)dxに対し,
∫If(x)(Tg)(x)dx=∫I(Tf)(x)g(x)dx
が成り立つ.
ネットで検索しても名前がないので便宜上"Kernel swapping"と呼ぶことにする.(あったらコメントでこっそり教えてね.)由来は証明を見ていただけると分かるだろう.
∫If(x)(Tg)(x)dx=∫If(x)∫Ig(y)K(y,x)dydx=∫I∫If(x)g(y)K(x,y)dxdy=∫I∫If(x)K(x,y)dx g(y)dy=∫I(Tf)(y)g(y)dy.
当たり前っちゃ当たり前だけど面白いですよね.T=Lがよく見られるから,そのうち院試で誘導付きで出るかもね.
これを使って,有名積分を楽に解いてみよう
積分(1)∫0∞sinxxdx (Dirichlet 積分)積分(2)∫0∞sinx2dx (Fresnel 積分)(3)∫−∞∞e−x2cosxdx
∫0∞sinxxdx=∫0∞Γ(1)x1sinxdx=∫0∞L[1](x)sinxdx=∫0∞1 L[sinx](y)dy=∫0∞11+y2dy=π2.
∫0∞sinx2dx=∫0∞12u−1/2sinudu (x2=u)=12π∫0∞Γ(1/2)u1/2sinudu=12π∫0∞L[t−1/2](u)sinudu=12π∫0∞t−1/2L[sinu](t)dt=12π∫0∞t−1/21+t2dt=14π∫0∞s1/4−11+sds (t2=s)=14ππsin(π/4)=2π4.
注:でもよい∫−∞∞e−x2cosxdx=∫−∞∞1πF[e−ξ2](2x)cosxdx (注:F[e−t2](ω)=πe−ω2/4)=∫−∞∞1πe−ξ2F[cosx](2ξ)dξ=∫−∞∞1πe−ξ2π[δ(2ξ−1)+δ(2ξ+1)]dξ=π2∫−∞∞e−ξ2/4[δ(ξ−1)+δ(ξ+1)]dξ (δ(ax−b)=1|a|δ(x−ba)でもよい.)=πe−1/4.
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