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微分方程式で積分を解く

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微分方程式で積分を解く

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 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=12π2π2(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(x2+1)20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=12dx(x2+1)2+12cos2x(x2+1)2dx=π4+12J

J=cos2x(x2+1)2

f(t)=costx(x2+1)2dx
f(t)=xsintx(x2+1)2dx
f(t)=x2costx(x2+1)2dx

f(t)f(t)=costxx2+1dx=πet
f(0)=dx(x2+1)2=π2
f(0)=x(x2+1)2dx=0

f(t)f(t)=πet
f(0)=π2
f(0)=0
微分方程式を解くと
f(t)=π2et(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!

投稿日:2023105
更新日:20231227
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適当に書きたいことを書きます。

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