解决微分方程的数学问题
嗯,这个问题其实是关于积分e(-x ^ 2)。
这就是传说中的那种不能积累的类型,不用费心去整合了。
当然,如果这个问题是广义积分,你可以有下面的解法。以下答案来自考研。
方法一:严格法不是很严格,但在同济大学高等数学教材里有(第二册二重积分的极坐标部分)。
设u = ∫ [-∞,+∞] e (-t 2) dt。
两边的平方:(下面省略积分限)
u ^ 2 =∫e(-t ^ 2)dt *∫e(-t ^ 2)dt可以因为积分而随意改变积分变量。
=∫e(-x ^ 2)dx *∫e(-y ^ 2)dy因此变成了二重积分。
=∫∫e(-(x ^ 2+y ^ 2))dxdy积分面积为x ^ 2+y ^ 2 = r ^ 2r->+∞
极坐标替换
=∫∫ e^(-r^2)*rdrdθ
=∫[0->;2π]∫[0->;r]e(-r ^ 2)* rdrdθ然后r-> +∞取极限
= 2π*(1/2)∫[0->;e^(-r^2)d (r^2)
=π[1-e(-r ^ 2)],然后r-> +∞取极限
=π
所以u 2 = π,所以u=√π。
不精确之处在于,当它转化为二重积分时,应该不是一个圆形区域,而是一个矩形区域。书上有这种处理方法,利用pinching判据将矩形区域夹在两个圆形区域之间来解决这个问题。
方法二:与概率论中的标准正态分布相匹配。
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