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小テク集2:Kernel swapping

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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.

Kernel swapping

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=IIf(x)g(y)K(x,y)dxdy=IIf(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

次を示せ.

(1)0sinxxdx (Dirichlet )
(2)0sinx2dx (Fresnel )
(3)ex2cosxdx

(1)解答


0sinxxdx=0Γ(1)x1sinxdx=0L[1](x)sinxdx=01 L[sinx](y)dy=011+y2dy=π2.

(2)解答


0sinx2dx=012u1/2sinudu (x2=u)=12π0Γ(1/2)u1/2sinudu=12π0L[t1/2](u)sinudu=12π0t1/2L[sinu](t)dt=12π0t1/21+t2dt=14π0s1/411+sds (t2=s)=14ππsin(π/4)=2π4.

(3)解答


ex2cosxdx=1πF[eξ2](2x)cosxdx (F[et2](ω)=πeω2/4)=1πeξ2F[cosx](2ξ)dξ=1πeξ2π[δ(2ξ1)+δ(2ξ+1)]dξ=π2eξ2/4[δ(ξ1)+δ(ξ+1)]dξ (δ(axb)=1|a|δ(xba).)=πe1/4.

投稿日:2024614
更新日:2024710
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投稿者

東北大学工学研究科出身 できるだけ受け売りはせず,自分で思いついた解法や妄想を備忘録がてら書き綴っていこうと思います.

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