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一道有趣的积分题

时间:2024-02-27 21:57:53浏览次数:22  
标签:infty right int 积分 一道 dx 有趣 pi cdot

写在开头:zerorange 太巨了。

题目

求:

\[\int_{-\infty}^{\infty}e^{-x^2}dx \]

首先发现 \(e^{-x^2}\) 不存在原函数。

令:

\[f(x)=e^{-x^2} \]

\[h(x,y)=f(x)\cdot f(y) \]

转化一下:

\[h(x,y)=e^{-x^2-y^2}=f(\sqrt{x^2+y^2}) \]

考虑先求出这个东西的平方:

\[\iint_{R}h(x,y)\,dx\,dy \]

用 \(f(\sqrt{x^2+y^2})\) 带入,考虑枚举半径:

\[\int_{0}^{\infty}2\pi x\cdot f(x)\,dx \]

把 \(\pi\) 提到外面:

\[\pi \int_{0}^{\infty}2x\cdot f(x)\,dx \]

这时候发现 \(2x\cdot f(x)\) 存在原函数(\(-e^{-x^2}\)),于是这个积分就求出来了:

\[\iint_{R}h(x,y)\,dx\,dy=\pi\left(\left(\lim _{x\to \infty}-e^{-x^2}\right)-\left(\lim _{x\to 0}-e^{-x^2}\right)\right)=\pi \left(0-(-1)\right)=\pi \]

于是:

\[\int_{-\infty}^{\infty}e^{-x^2}dx=\sqrt \pi \]

一道觉得比较神奇的题,把 \(e\) 和 \(\pi\) 扯上了关系。

标签:infty,right,int,积分,一道,dx,有趣,pi,cdot
From: https://www.cnblogs.com/zifanoi/p/18038475

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