どうも、らららです。微分方程式で積分を解けると知ったとき、すごいと思いました。
前の記事 で∫−∞∞cos2x(x2+1)2dxをプランシュレルの定理を使って解きました。
微分方程式でも解ける方法を見つけたので記事にしておきます。
∫−∞∞cos2x(x2+1)2dx=π4(1+3e2)
後で使うのでcos2をなくした積分を解きます。
∫−∞∞1(x2+1)2dx=π2
留数定理でもできますが、普通にtan置換で解きます。
I=∫−∞∞dx(x2+1)2=∫−π2π2cos2x dx=12∫−π2π2(1+cos2x) dx=12[x+2sin2x]−π2π2=π2
雑ですが許してください。
∫−∞∞x(x2+1)2dx=0
全ての実数xで(x2+1)2≠0かつ(分母の次数)≥(分子の次数) なので広義積分は収束し、被積分関数が奇関数なので積分値は0
準備はできたので積分を解いていきます。
I=∫−∞∞cos2x(x2+1)2dx=12∫−∞∞dx(x2+1)2+12∫−∞∞cos2x(x2+1)2dx=π4+12J
J=∫−∞∞cos2x(x2+1)2
f(t)=∫−∞∞costx(x2+1)2dxf′(t)=−∫−∞∞xsintx(x2+1)2dxf″(t)=−∫−∞∞x2costx(x2+1)2dx
f(t)−f″(t)=∫−∞∞costxx2+1dx=πe−tf(0)=∫−∞∞dx(x2+1)2=π2f′(0)=−∫−∞∞x(x2+1)2dx=0
f(t)−f″(t)=πe−tf(0)=π2f′(0)=0微分方程式を解くとf(t)=π2e−t(t+1)
J=f(2)=3π2e2
I=π4+123π3e2=π4(1+3e2)
微分方程式の解き方をみかんさんがコメントに書いてくれました、ありがとうございます!微分方程式、勉強していきたいです。
おしまい!
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