计算∫e^(-x^2)dx,积分区间0→+∞???
试着用二重积极坐标算∫e^(-x^2)dx
通计算二重积:∫∫e^(-x^2-y^2)dxdy.
D表示由原点,半径a圆周所围闭区域.
面计算二重积:
解:极坐标系,闭区域D表示:0≤r≤a,0≤θ≤2π
∴∫∫e^(-x^2-y^2)dxdy=∫∫e^(-r^2)*rdrdθ
=∫[∫e^(-r^2)*rdr]dθ
=-(1/2)e^(-a^2)∫dθ
=π(1-e^(-a^2))
面计算∫e^(-x^2)dx
;
设D1={(x,y)|x^2+y^2≤R^2,x≥0,y≥0}.
D2={(x,y)|x^2+y^2≤2R^2,x≥0,y≥0}.
S={(x.y)|0≤x≤R,0≤y≤R}.
画D1,D2,S图.
显D1包含于S包含于D2.由于e^(-x^2-y^2)>0,些闭区域二重积间等式:
∫∫e^(-x^2-y^2)dxdye^(-x^2-y^2)dxdye^(-x^2-y^2)dxdy.
∵∫∫e^(-x^2-y^2)dxdy=∫e^(-x^2)dx*=∫e^(-y^2)dy
=(∫e^(-x^2)dx)^2.
应用面结:∫∫e^(-x^2-y^2)dxdy=π(1-e^(-a^2))
∴∫∫e^(-x^2-y^2)dxdy=(π/4)(1-e^(-R^2)).
∴∫∫e^(-x^2-y^2)dxdy=(π/4)(1-e^(-2R^2)).
于面等式写:
(π/4)(1-e^(-R^2))e^(-x^2)dx)^2<(π/4)(1-e^(-2R^2)).
令R→+∞,式两端趋于同极限π/4,
∫e^(-x^2)dx
=sqrt(π)/2.
其:sqrt(π)表示根号π.(别处复制)
你可以试着用二重积分极坐标法算∫e^(-x^2)dx
可以通过计算二重积分:∫∫e^(-x^2-y^2)dxdy.
那个D表示是由中心在原点,半径为a的圆周所围成的闭区域.
下面计算这个二重积分:
在极坐标系中,闭区域D可表示为:0≤r≤a,0≤θ≤2π
∴∫∫e^(-x^2-y^2)dxdy=∫∫e^(-r^2)*rdrdθ
=∫[∫e^(-r^2)*rdr]dθ
=-(1/2)e^(-a^2)∫dθ
=π(1-e^(-a^2))
下面计算∫e^(-x^2)dx
;
设D1={(x,y)|x^2+y^2≤R^2,x≥0,y≥0}.
D2={(x,y)|x^2+y^2≤2R^2,x≥0,y≥0}.
S={(x.y)|0≤x≤R,0≤y≤R}.
可以画出D1,D2,S的图.
显然D1包含于S包含于D2.由于e^(-x^2-y^2)>0,从而在这些闭区域上的二重积分之间有不等式:
∫∫e^(-x^2-y^2)dxdy
那个D表示是由中心在原点,半径为a的圆周所围成的闭区域.
下面计算这个二重积分:
解:在极坐标系中,闭区域D可表示为:0≤r≤a,0≤θ≤2π
∴∫∫<D>e^(-x^2-y^2)dxdy=∫∫<D>e^(-r^2)*rdrdθ
=∫<0,2π>[∫<0,a>e^(-r^2)*rdr]dθ
=-(1/2)e^(-a^2)∫<0,2π>dθ
=π(1-e^(-a^2))
下面计算∫<0,+∞>e^(-x^2)dx ;
设D1={(x,y)|x^2+y^2≤R^2,x≥0,y≥0}.
D2={(x,y)|x^2+y^2≤2R^2,x≥0,y≥0}.
S={(x.y)|0≤x≤R,0≤y≤R}.
可以画出D1,D2,S的图.
显然D1包含于S包含于D2.由于e^(-x^2-y^2)>0,从而在这些闭区域上的二重积分之间有不等式:
∫∫<D1>e^(-x^2-y^2)dxdy<∫∫<S>e^(-x^2-y^2)dxdy<∫∫<D2>e^(-x^2-y^2)dxdy.
∵∫∫<S>e^(-x^2-y^2)dxdy=∫<0,R>e^(-x^2)dx*=∫<0,R>e^(-y^2)dy
=(∫<0,R>e^(-x^2)dx)^2.
又应用上面得到的结果:∫∫<D>e^(-x^2-y^2)dxdy=π(1-e^(-a^2))
∴∫∫<D1>e^(-x^2-y^2)dxdy=(π/4)(1-e^(-R^2)).
∴∫∫<D2>e^(-x^2-y^2)dxdy=(π/4)(1-e^(-2R^2)).
于是上面的不等式可写成:
(π/4)(1-e^(-R^2))<(∫<0,R>e^(-x^2)dx)^2<(π/4)(1-e^(-2R^2)).
令R→+∞,上式两端趋于同一极限π/4,从而
∫<0,+∞>e^(-x^2)dx =sqrt(π)/2.
其中:sqrt(π)表示根号π.(从别处复制来的)
常见的有两种方法,第一种是化成伽马函数,第二种是计算重积分
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相关评论:
崔李庾如果积分限是-∞到∞,∫e^(-x^2)dx =√π 。若积分限0到∞,根据偶函数的性质可知,∫e^(-x^2)dx =√π\/2。
崔李庾原式=∫e^(-x^2)dx =∫∫e^(-x^2-y^2) dxdy =∫∫e^(-r^2) rdrdα =(∫e^(-r^2) rdr)*(∫dα)=π*∫e^(-r^2) dr^2 =π*(1-e^(-r^2) |r->+∝ =π ∵ ∫∫e^(-x^2-y^2) dxdy =(∫e^(-x^2)dx)*(∫e^(-y^2)dy)=(∫e^(-x^2)dx)^2 ...
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