Ολοκληρώματα: Συλλογή ασκήσεων

Συντονιστής: R BORIS

Άβαταρ μέλους
Tolaso J Kos
Δημοσιεύσεις: 5555
Εγγραφή: Κυρ Αύγ 05, 2012 10:09 pm
Τοποθεσία: International
Επικοινωνία:

Re: Ολοκληρώματα: Συλλογή ασκήσεων

#401

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από Tolaso J Kos » Τρί Ιουν 10, 2025 12:14 am

Mihalis_Lambrou έγραψε:
Τρί Ιουν 10, 2025 12:04 am
Άσκηση 134

Να βρεθεί το  \displaystyle{\int _{-2}^{2}\ln (x+ \sqrt {1+x^2} )  \, dx
Αυτό εδώ κραυγάζει για την u=-x. Πράγματι,

\displaystyle{\begin{aligned} 
   \int_{-2}^{2} \ln \left( x + \sqrt{1 + x^2} \right) \, \mathrm{d}x & \overset{u=-x}{=\! =\! =\! } \int_{-2}^{2} \ln \left( -u + \sqrt{1+u^2} \right) \, \mathrm{d} u \\ 
   & = \int_{-2}^{2} \ln \frac{\left( -u + \sqrt{1+u^2} \right) \left( u + \sqrt{1+u^2} \right)}{\sqrt{1+u^2} + u} \, \mathrm{d}u \\ 
   & = \int_{-2}^{2} \ln \frac{-u^2 + 1 + u^2}{u + \sqrt{1+u^2}} \, \mathrm{d}u \\ 
   & = \int_{-2}^{2} \ln \frac{1}{u + \sqrt{1+u^2}} \, \mathrm{d}u \\ 
   & = - \int_{-2}^{2} \ln \left( u + \sqrt{1 + u^2} \right) \, \mathrm{d}u 
\end{aligned}}
Άρα, \displaystyle{ \int_{-2}^{2} \ln \left( x + \sqrt{1 + x^2} \right) \, \mathrm{d}x = 0}. Ουσιαστικά αποδείξαμε ότι η f(x) = \ln \left( x + \sqrt{1 + x^2} \right) είναι περιττή και φυσικά ολοκλήρωμα περιττής σε συμμετρικό διάστημα γύρω από το μηδέν είναι, ως γνωστόν, 0.


Η φαντασία είναι σημαντικότερη από τη γνώση !
\displaystyle{{\color{blue}\mathbf{Life=\int_{birth}^{death}\frac{happiness}{time}\Delta time} }}

Λέξεις Κλειδιά:
Mihalis_Lambrou
Επιμελητής
Δημοσιεύσεις: 18308
Εγγραφή: Κυρ Δεκ 21, 2008 2:04 am

Re: Ολοκληρώματα: Συλλογή ασκήσεων

#402

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από Mihalis_Lambrou » Τρί Ιουν 10, 2025 12:51 am

Mihalis_Lambrou έγραψε:
Τρί Ιουν 10, 2025 12:04 am
Άσκηση 134

Να βρεθεί το  \displaystyle{\int _{-2}^{2}\ln (x+ \sqrt {1+x^2} )  \, dx
.
Πιο απλά αλλά πάνω στην ίδια βασική ιδέα: Η αλλαγή μεταβλητής x\to -x δίνει I=J όπου I=\int _{-2}^{2}\ln (x+ \sqrt {1+x^2} ) \, dx και J= \int _{-2}^{2}\ln (-x+ \sqrt {1+x^2} ) \, dx.

Άρα

\displaystyle{I= \dfrac {1}{2}(I+J) = \dfrac {1}{2}  \int_{-2}^{2}  \left ( \ln \left( x + \sqrt{1 + x^2} \right) + \ln \left( -x + \sqrt{1 + x^2} \right) \right ) \, dx=}

\displaystyle{=  \dfrac {1}{2} \int_{-2}^{2}  \ln \left ( \left( x + \sqrt{1 + x^2} \right) \left( -x + \sqrt{1 + x^2} \right) \right ) \, dx=\dfrac {1}{2} \int_{-2}^{2}  \ln 1\, dx =   \dfrac {1}{2} \int_{-2}^{2} 0\, dx =0}


mick7
Δημοσιεύσεις: 1448
Εγγραφή: Παρ Δεκ 25, 2015 4:49 am

Re: Ολοκληρώματα: Συλλογή ασκήσεων

#403

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από mick7 » Τρί Ιουν 10, 2025 1:19 am

Νομίζω αυτό που ενδιαφέρει είναι αν είναι σωστά επιστημονικά διότι κινδυνεύουμε να χαθούμε σε ένα κύκλο επιστημονικού μακαρθισμού.
Η άσκηση υπάρχει παντού εδώ και δεκαετίες και η κυρία ιδέα είναι αυτή που έδωσα. Μια λύση της υπάρχει στο βίντεο παρακάτω.

https://www.youtube.com/watch?v=1fZ6yJoxLGI

Mihalis_Lambrou έγραψε:
Τρί Ιουν 10, 2025 12:04 am
Εννοείται ότι απαγορεύονται οι λύσεις με ΑΙ ή με λογισμικό. Στα παραπάνω, μερικές τέτοιες λύσεις είναι ορατές από χιλιόμετρα. Αν κάποιος δεν μπορεί να βγάλει κάποια άσκηση (που δεν είναι μεμπτό) τουλάχιστον ας την αφήσει να την χαρούν άλλοι.


Mihalis_Lambrou
Επιμελητής
Δημοσιεύσεις: 18308
Εγγραφή: Κυρ Δεκ 21, 2008 2:04 am

Re: Ολοκληρώματα: Συλλογή ασκήσεων

#404

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από Mihalis_Lambrou » Τρί Ιουν 10, 2025 8:55 am

mick7 έγραψε:
Τρί Ιουν 10, 2025 1:19 am
Νομίζω αυτό που ενδιαφέρει είναι αν είναι σωστά επιστημονικά διότι κινδυνεύουμε να χαθούμε σε ένα κύκλο επιστημονικού μακαρθισμού.
Η άσκηση υπάρχει παντού εδώ και δεκαετίες και η κυρία ιδέα είναι αυτή που έδωσα. Μια λύση της υπάρχει στο βίντεο παρακάτω.

https://www.youtube.com/watch?v=1fZ6yJoxLGI
Ίσως δεν έγινα κατανοητός. Κάνω άλλη μία προσπάθεια:

Αν κάποιος αναρτήσει μία άσκηση (που την κατασκεύσαε μόνος του ή που του άρεσε και θέλει να την μοιραστεί μαζί μας) είναι για δώσει την χαρά στους αναγνώστες να ασχοληθούν μαζί της.

Ο ίδιος, όταν ξέρω εκ των προτέρων την λύση μιας άσκησης, δεν την γράφω για να μην στερήσω στους άλλους την ευκαιρία πνευματικής χαράς, όσο μικρή και αν είναι αυτή. Είναι θέμα νοοτροπίας.

Το να ανατρέχουμε στην βιβλιογραφία ή στο Youtube ή στο ChatGpt να μας λύσει μία άσκηση (ιδίως όταν πρόκειται για σχετικά απλές ασκήσεις) και μετά να την εμφανίσουμε ως δική μας λύση, είναι δικαίωμα του καθενός. Είναι θέμα νοοτροπίας. Ο καθένας ας κρίνει αν η ενέργεια αυτή συμβάλει στην ζωή του φόρουμ.


Mihalis_Lambrou
Επιμελητής
Δημοσιεύσεις: 18308
Εγγραφή: Κυρ Δεκ 21, 2008 2:04 am

Re: Ολοκληρώματα: Συλλογή ασκήσεων

#405

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από Mihalis_Lambrou » Τρί Ιουν 10, 2025 9:25 pm

Άσκηση 135

Να βρεθεί το  \displaystyle{\int (\arcsin x)^3  \, dx


Εννοείται ότι η άσκηση απευθύνεται μόνο σε άτομα που είναι διατεθειμένα να εργαστούν αυτοδύναμα, με χαρτί και μολύβι. Απαγορεύονται οι λύσεις με ΑΙ ή με λογισμικό ή με άλλο εξωτερικό βοήθημα. Αν κάποιος δεν μπορεί να λύσει την άσκηση (που δεν είναι μεμπτό) τουλάχιστον ας την αφήσει να την χαρούν άλλοι. Η άσκηση είναι αρκετά απλή ώστε να μην χρειάζονται βοηθήματα.
.
τελευταία επεξεργασία από Mihalis_Lambrou σε Πέμ Ιουν 12, 2025 3:01 am, έχει επεξεργασθεί 1 φορά συνολικά.


Άβαταρ μέλους
Tolaso J Kos
Δημοσιεύσεις: 5555
Εγγραφή: Κυρ Αύγ 05, 2012 10:09 pm
Τοποθεσία: International
Επικοινωνία:

Re: Ολοκληρώματα: Συλλογή ασκήσεων

#406

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από Tolaso J Kos » Τρί Ιουν 10, 2025 9:52 pm

Mihalis_Lambrou έγραψε:
Τρί Ιουν 10, 2025 9:25 pm
Άσκηση 135

Να βρεθεί το  \displaystyle{\int (\arcsin x)^3  \, dx


Εννοείται ότι η άσκηση απευθύνεται μόνο σε άτομα που είναι διατεθημένα να εργαστούν αυτοδύναμα, με χαρτί και μολύβι. Απαγορεύονται οι λύσεις με ΑΙ ή με λογισμικό ή με άλλο εξωτερικό βοήθημα. Αν κάποιος δεν μπορεί να λύσει την άσκηση (που δεν είναι μεμπτό) τουλάχιστον ας την αφήσει να την χαρούν άλλοι. Η άσκηση είναι αρκετά απλή ώστε να μην χρειάζονται βοηθήματα.
Χαλό Μιχάλη,

\displaystyle{\begin{aligned} 
   \int \arcsin^3 x \, \mathrm{d}x & \overset{\theta = \arcsin x}{=\! =\! =\! =\! =\! =\!} \int \theta^3 \cos \theta \, \mathrm{d} \theta \\ 
   & = \left( \text{\gr τρεις παραγοντικές ...} \right) \\ 
   & = \theta \left( \theta^2  - 6  \right) \sin \theta + 3 \left( \theta^2 -2 \right) \cos \theta \\ 
   & = x \arcsin x \left( \arcsin^2 x -6  \right) + 3 \sqrt{1-x^2} \left( \arcsin^2 x - 3 \right)  
\end{aligned}}
διότι \cos \arcsin x = \sqrt{1-x^2}.


Η φαντασία είναι σημαντικότερη από τη γνώση !
\displaystyle{{\color{blue}\mathbf{Life=\int_{birth}^{death}\frac{happiness}{time}\Delta time} }}
Mihalis_Lambrou
Επιμελητής
Δημοσιεύσεις: 18308
Εγγραφή: Κυρ Δεκ 21, 2008 2:04 am

Re: Ολοκληρώματα: Συλλογή ασκήσεων

#407

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από Mihalis_Lambrou » Τετ Ιουν 11, 2025 8:51 am

Άσκηση 136

Να βρεθεί το  \displaystyle{\int x^2\sqrt {a^2-x^2} \, dx


Εννοείται ότι η άσκηση απευθύνεται μόνο σε άτομα που είναι διατεθειμένα να εργαστούν αυτοδύναμα, με χαρτί και μολύβι. Απαγορεύονται οι λύσεις με ΑΙ ή με λογισμικό ή με άλλο εξωτερικό βοήθημα. Αν κάποιος δεν μπορεί να λύσει την άσκηση (που δεν είναι μεμπτό) τουλάχιστον ας την αφήσει να την χαρούν άλλοι. Η άσκηση είναι αρκετά απλή ώστε να μην χρειάζονται βοηθήματα.

.
τελευταία επεξεργασία από Mihalis_Lambrou σε Πέμ Ιουν 12, 2025 3:01 am, έχει επεξεργασθεί 1 φορά συνολικά.


Άβαταρ μέλους
Tolaso J Kos
Δημοσιεύσεις: 5555
Εγγραφή: Κυρ Αύγ 05, 2012 10:09 pm
Τοποθεσία: International
Επικοινωνία:

Re: Ολοκληρώματα: Συλλογή ασκήσεων

#408

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από Tolaso J Kos » Τετ Ιουν 11, 2025 9:47 am

Mihalis_Lambrou έγραψε:
Τετ Ιουν 11, 2025 8:51 am
Άσκηση 136

Να βρεθεί το  \displaystyle{\int x^2\sqrt {a^2-x^2} \, dx

\displaystyle{\begin{aligned} 
  \int x^2 \sqrt{a^2-x^2} \, \mathrm{d}x &\overset{x=a \sin \theta}{=\! =\! =\! =\! =\!}a \int \left( a \sin \theta \right)^2 \sqrt{a^2 - a^2 \sin^2 \theta} \cos \theta \, \mathrm{d} \theta \\ 
   & = a^4 \int \sin^2 \theta \cos^2 \theta \, \mathrm{d} \theta = a^4 \int \frac{1 - \cos 2 \theta}{2} \frac{1 + \cos 2 \theta}{2} \, \mathrm{d} \theta \\ 
   & = \frac{a^4}{4} \int \left( 1 - \cos^2 2 \theta \right) \, \mathrm{d} \theta \\ 
   & = \frac{a^4}{4} \int \, \mathrm{d} \theta - \frac{a^4}{4} \int \cos^2 2 \theta \, \mathrm{d} \theta = \frac{a^4}{4} \theta - \frac{a^4}{4} \int \frac{1 + \cos 4 \theta}{2} \, \mathrm{d} \theta \\ 
   &= \frac{a^4}{4} \theta - \frac{a^4}{8} \int \left(  1 + \cos 4 \theta \right) \, \mathrm{d} \theta = \frac{a^4}{4} \theta - \frac{a^4}{8} \theta - \frac{a^4}{8} \int \cos 4 \theta \, \mathrm{d} \theta \\ 
   & = \frac{a^4}{8} \theta - \frac{a^4}{8} \frac{\sin 4 \theta}{4} =  \frac{a^4}{8} \theta - \frac{a^4}{32} \sin 4\theta  \\ 
   &=\frac{a^4}{8} \theta -  \frac{a^4}{32} 2 \sin 2\theta  \cos 2 \theta \\   
   & = \frac{a^4}{8} \theta - \frac{a^4}{16} 2 \sin \theta \cos \theta \left( \cos^2 \theta - \sin^2 \theta \right) \\ 
   & = \frac{a^4}{8} \theta - \frac{a^4}{8} \sin \theta \cos^3 \theta + \frac{a^4}{8} \sin^3 \theta \cos \theta 
\end{aligned}}

Όμως \theta = \arcsin \frac{x}{a} και \displaystyle{\cos \theta = \frac{\sqrt{a^2-x^2}}{a}}. Βάζοντας τα όλα μαζί παίρνουμε τελική απάντηση:

\displaystyle{\int x^2 \sqrt{a^2-x^2} \, \mathrm{d}x = \frac{a^4}{8} \arcsin \frac{x}{a} - \frac{x \left( a^2 - x^2 \right)^{3/2}}{8} + \frac{x^3 \sqrt{a^2-x^2}}{8}}


Η φαντασία είναι σημαντικότερη από τη γνώση !
\displaystyle{{\color{blue}\mathbf{Life=\int_{birth}^{death}\frac{happiness}{time}\Delta time} }}
Mihalis_Lambrou
Επιμελητής
Δημοσιεύσεις: 18308
Εγγραφή: Κυρ Δεκ 21, 2008 2:04 am

Re: Ολοκληρώματα: Συλλογή ασκήσεων

#409

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από Mihalis_Lambrou » Πέμ Ιουν 12, 2025 12:46 am

Άσκηση 137

Να βρεθεί το  \displaystyle{\int _ {{\color{red} -1}}^{{\color{red} 1}} \dfrac {x^2}{e^x+1} \, dx

Εννοείται ότι η άσκηση απευθύνεται μόνο σε άτομα που είναι διατεθειμένα να εργαστούν αυτοδύναμα, με χαρτί και μολύβι.

Edit: Πρόσθεσα τα άκρα της ολοκλήρωσης. Βλέπε τα δύο επόμενα ποστ.

.
τελευταία επεξεργασία από Mihalis_Lambrou σε Πέμ Ιουν 12, 2025 8:24 am, έχει επεξεργασθεί 2 φορές συνολικά.


Άβαταρ μέλους
Tolaso J Kos
Δημοσιεύσεις: 5555
Εγγραφή: Κυρ Αύγ 05, 2012 10:09 pm
Τοποθεσία: International
Επικοινωνία:

Re: Ολοκληρώματα: Συλλογή ασκήσεων

#410

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από Tolaso J Kos » Πέμ Ιουν 12, 2025 1:30 am

Mihalis_Lambrou έγραψε:
Πέμ Ιουν 12, 2025 12:46 am
Άσκηση 137

Να βρεθεί το  \displaystyle{\int \dfrac {x^2}{e^x+1} \, dx

Εννοείται ότι η άσκηση απευθύνεται μόνο σε άτομα που είναι διατεθημένα να εργαστούν αυτοδύναμα, με χαρτί και μολύβι.


Αυτό όσο και να το παλέψουμε χωρίς πολυλογαρίθμους τάξης τουλάχιστον 2, δε βγαίνει. Μιχάλη, αν βάλεις άκρα π.χ από -1 έως 1, βγαίνει με την αντικατάσταση u=-x.


Η φαντασία είναι σημαντικότερη από τη γνώση !
\displaystyle{{\color{blue}\mathbf{Life=\int_{birth}^{death}\frac{happiness}{time}\Delta time} }}
Mihalis_Lambrou
Επιμελητής
Δημοσιεύσεις: 18308
Εγγραφή: Κυρ Δεκ 21, 2008 2:04 am

Re: Ολοκληρώματα: Συλλογή ασκήσεων

#411

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από Mihalis_Lambrou » Πέμ Ιουν 12, 2025 2:53 am

Tolaso J Kos έγραψε:
Πέμ Ιουν 12, 2025 1:30 am
Mihalis_Lambrou έγραψε:
Πέμ Ιουν 12, 2025 12:46 am
Άσκηση 137

Να βρεθεί το  \displaystyle{\int \dfrac {x^2}{e^x+1} \, dx

Εννοείται ότι η άσκηση απευθύνεται μόνο σε άτομα που είναι διατεθημένα να εργαστούν αυτοδύναμα, με χαρτί και μολύβι.


Αυτό όσο και να το παλέψουμε χωρίς πολυλογαρίθμους τάξης τουλάχιστον 2, δε βγαίνει. Μιχάλη, αν βάλεις άκρα π.χ από -1 έως 1, βγαίνει με την αντικατάσταση u=-x.
Σωστά. Ας δούμε λοιπόν το  \displaystyle{\int_{-1}^1 \dfrac {x^2}{e^x+1} \, dx


Άβαταρ μέλους
Tolaso J Kos
Δημοσιεύσεις: 5555
Εγγραφή: Κυρ Αύγ 05, 2012 10:09 pm
Τοποθεσία: International
Επικοινωνία:

Re: Ολοκληρώματα: Συλλογή ασκήσεων

#412

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από Tolaso J Kos » Πέμ Ιουν 12, 2025 9:50 am

Mihalis_Lambrou έγραψε:
Πέμ Ιουν 12, 2025 2:53 am

Σωστά. Ας δούμε λοιπόν το  \displaystyle{\int_{-1}^1 \dfrac {x^2}{e^x+1} \, dx

\displaystyle{\begin{aligned} 
   \int_{-1}^{1} \frac{x^2}{e^x+1} \, \mathrm{d}x & \overset{u=-x}{=\! =\! =\! =\!} \int_{-1}^{1} \frac{x^2}{e^{-x}  + 1} \, \mathrm{d}x \\ 
    & = \int_{-1}^{1} \frac{x^2 e^x}{e^x+1} \, \mathrm{d}x \\ 
    & = \frac{1}{2} \left( \int_{-1}^{1} \frac{x^2 }{e^x+1} \, \mathrm{d}x + \int_{-1}^{1} \frac{x^2 e^x}{e^x+1}\, \mathrm{d}x  \right) \\ 
    & = \frac{1}{2} \int_{-1}^{1} \frac{x^2 + x^2 e^x}{x^2+1} \, \mathrm{d}x \\ 
    & = \frac{1}{2} \int_{-1}^{1} \frac{x^2 \left( e^x + 1 \right)}{e^x+1} \, \mathrm{d}x \\ 
    & = \frac{1}{2} \int_{-1}^{1} x^2 \, \mathrm{d} x = \frac{1}{2} \left[ \frac{x^3}{3} \right]_{-1}^{1} = \frac{1}{2} \cdot \frac{2}{3} = \frac{1}{3} 
\end{aligned}}


Η φαντασία είναι σημαντικότερη από τη γνώση !
\displaystyle{{\color{blue}\mathbf{Life=\int_{birth}^{death}\frac{happiness}{time}\Delta time} }}
panosgl2006
Δημοσιεύσεις: 36
Εγγραφή: Κυρ Ιουν 06, 2021 11:41 am

Re: Ολοκληρώματα: Συλλογή ασκήσεων

#413

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από panosgl2006 » Πέμ Ιουν 12, 2025 12:12 pm

Άσκηση 138
Να λυθεί το παρακάτω ολοκλήρωμα:


\displaystyle  
\int_0^{\frac{\pi}{2}} \ln (\cos x) dx

Σημείωση:Πρόκειται για ένα αρκετά γνωστό ολοκλήρωμα και δεν ξέρω αν έχει ξανααναφερθεί εδώ.
τελευταία επεξεργασία από panosgl2006 σε Πέμ Ιουν 12, 2025 4:26 pm, έχει επεξεργασθεί 1 φορά συνολικά.


Mihalis_Lambrou
Επιμελητής
Δημοσιεύσεις: 18308
Εγγραφή: Κυρ Δεκ 21, 2008 2:04 am

Re: Ολοκληρώματα: Συλλογή ασκήσεων

#414

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από Mihalis_Lambrou » Πέμ Ιουν 12, 2025 12:47 pm

panosgl2006 έγραψε:
Πέμ Ιουν 12, 2025 12:12 pm
Άσκηση 138
Να λυθεί το παρακάτω ολοκλήρωμα:

\displaystyle  
\int_0^{\frac{\pi}{2}} \ln (\cos x) dx
Πάνο, δώσε σε παρακαλώ αρίθμηση στην Άσκηση. Είναι η 138.

Θα χρησιμοποιήσω τα I = \int_0^{\frac{\pi}{2}} \ln (\cos x) dx= \int_0^{\frac{\pi}{2}} \ln (\sin x) dx  (αλλαγή μεταβλητής x\to \frac {\pi}{x}-x)

Επίσης (απλό από συμμετρία)  \int_0^{\pi} \ln (\sin x) dx  =  \int_0^{\frac{\pi}{2}} \ln (\sin x) dx  +  \int_{\frac{\pi}{2}}^ {\pi } \ln (\sin x) dx = 2I

'Αρα

\displaystyle{2I = \int_0^{\frac{\pi}{2}} \ln (\cos x) dx+ \int_0^{\frac{\pi}{2}} \ln (\sin x) dx  = \int_0^{\frac{\pi}{2}} \ln (\cos x \sin x) dx=   \int_0^{\frac{\pi}{2}} \ln \left (\frac {1}{2} \sin 2x \right ) dx=}

\displaystyle{=  \int_0^{\frac{\pi}{2}} \ln \frac {1}{2} dx +    \int_0^{\frac{\pi}{2}} \ln (\sin 2x) dx  = - \frac {\pi}{2} \ln 2 + \frac {1}{2}  \int_0^{\pi} \ln (\sin y) dy= - \frac {\pi}{2} \ln 2 +I}

Άρα \boxed {I= - \frac {\pi}{2} \ln 2 }


Dimessi
Δημοσιεύσεις: 388
Εγγραφή: Κυρ Δεκ 10, 2023 3:48 pm

Re: Ολοκληρώματα: Συλλογή ασκήσεων

#415

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από Dimessi » Πέμ Ιουν 12, 2025 6:41 pm

Ας τη σφίξουμε λίγο. Άσκηση 139 Να υπολογίσετε το \displaystyle \int_{0}^{\pi/2}x\ln \left( \tan x \right)dx
Υπόδειξη: Με πραγματική ανάλυση. Με μιγαδική είναι πιο εύκολο βέβαια.
Δύο λόγια για την 137
Από την \displaystyle \frac{1}{e^{x}+1}=\sum_{k=1}^{\infty }\left( -1 \right)^{k+1}e^{-kx} που μπορεί να αποδειχθεί και με λυκειακά μέσα γιατί το
\displaystyle \sum _{k=1}^{n}\left( -1 \right)^{k+1}e^{-kx}=e^{-x}-e^{-2x}+e^{-3x}-e^{-4x}+...+\left( -1 \right)^{n+1}e^{-nx} είναι το άθροισμα των πρώτων n όρων γεωμετρικής προόδου με πρώτο όρο e^{-x} και λόγο -e^{-x} οπότε είναι \displaystyle \frac{\left( -e^{-x} \right)^{n}-1}{-e^{-x}-1}=\frac{\left( -e^{-x} \right)^{n-1}+e^{x}}{1+e^{x}}\to ^{n\to \infty }\frac{1}{e^{x}+1}
Το τελευταίο ξεφεύγει από το σχολείο.
Πάμε στο \displaystyle \sum _{k=1}^{\infty }\left( -1 \right)^{k+1}\int_{-1}^{1}x^{2}e^{-kx}dx
Το \displaystyle \int_{-1}^{1}x^{2}e^{-kx}dx=-\frac{1}{k}\int_{-1}^{1}x^{2}\left( e^{-kx} \right){'}dx=-\frac{1}{k}\left( e^{-k}-e^{k}+\frac{2}{k}\int_{-1}^{1}x\left( e^{-kx} \right)'dx \right)
Το τελευταίο ολοκλήωρωμα μέσα στην παρένθεση είναι απλή παραγοντική και τελικά καταλήγουμε σε γνωστό απειροάθροισμα που είναι 1/3

Υ.Γ Νικόλα tsik για εσένα είναι η άσκηση 139 ρε μάγκα. :)


Mihalis_Lambrou
Επιμελητής
Δημοσιεύσεις: 18308
Εγγραφή: Κυρ Δεκ 21, 2008 2:04 am

Re: Ολοκληρώματα: Συλλογή ασκήσεων

#416

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από Mihalis_Lambrou » Πέμ Ιουν 12, 2025 7:29 pm

Dimessi έγραψε:
Πέμ Ιουν 12, 2025 6:41 pm
Άσκηση 139 Να υπολογίσετε το \displaystyle \int_{0}^{\pi/2}x\ln \left( \tan x \right)dx
Δημήτρη, είσαι σίγουρος ότι κάνει για τον εδώ φάκελο; Βγάζω ότι το ολοκλήρωμα ισούται με \dfrac {7}{8} \zeta (3) , οπότε εκτός φακέλου.

Αντιγράφω από την πρώτη σελίδα τους στόχους του παρόντος θρεντ:
Mihalis_Lambrou έγραψε:
Κυρ Δεκ 15, 2019 8:03 am
Ανοίγω ένα θρεντ με ασκήσεις στα ολοκληρώματα, κατάλληλα για καλούς μαθητές Γ Λυκείου.

Η ιδέα είναι τα ολοκληρώματα να μην είναι ρουτίνας αλλά να μην φτάνουμε στο άλλο άκρο των
ολοκληρωμάτων που εμφανίζονται σε διαγωνισμούς για φοιτητές.

Πρέπει να είναι προσιτά με γνώσεις Λυκείου, τουλάχιστον όπως ήταν η ύλη λίγα χρόνια νωρίτερα πριν
καταργηθούν όσα καταργήθηκαν (τα οποία έπαψα να παρακολουθώ στις λεπτομέρειες γιατί δεν βγάζω άκρη. Και δεν τα κατανοώ.)

Απαγορεύονται ασκήσεις που απαιτούν συναρτήσεις \Gamma, δυναμοσειρές και λοιπά.
τελευταία επεξεργασία από Mihalis_Lambrou σε Πέμ Ιουν 12, 2025 7:31 pm, έχει επεξεργασθεί 1 φορά συνολικά.


Dimessi
Δημοσιεύσεις: 388
Εγγραφή: Κυρ Δεκ 10, 2023 3:48 pm

Re: Ολοκληρώματα: Συλλογή ασκήσεων

#417

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από Dimessi » Πέμ Ιουν 12, 2025 7:30 pm

Τόσο είναι. Για τον Νικόλα το τσακάλι το έβαλα.


Mihalis_Lambrou
Επιμελητής
Δημοσιεύσεις: 18308
Εγγραφή: Κυρ Δεκ 21, 2008 2:04 am

Re: Ολοκληρώματα: Συλλογή ασκήσεων

#418

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από Mihalis_Lambrou » Πέμ Ιουν 12, 2025 7:37 pm

Dimessi έγραψε:
Πέμ Ιουν 12, 2025 7:30 pm
Τόσο είναι. Για τον Νικόλα το τσακάλι το έβαλα.
Καλοσύνη σου, αλλά δεν πρέπει να αποπροσανατολίζουμε τους ανυποψίαστους μαθητές μας.

Αν κάποιος μαθητής μας επιχειρούσε να βρει την τιμή του εν λόγω ολοκληρώματος, θα απογοητευόταν πόσο μάλλον όταν η αρχή του θρεντ του επιβεβαιώνει ότι τα εδώ ολοκληρώματα είναι προσιτά.


Dimessi
Δημοσιεύσεις: 388
Εγγραφή: Κυρ Δεκ 10, 2023 3:48 pm

Re: Ολοκληρώματα: Συλλογή ασκήσεων

#419

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από Dimessi » Πέμ Ιουν 12, 2025 7:39 pm

Σωστα. Βέβαια και στα υπόλοιπα θέλουν αντίστροφες τριγωνομετρικές συναρτήσεις αρκετά για να λυθούν.
Όντως είναι πιο προσιτά. Τώρα τα είδα όλα και είναι για σχολείο όντως. Εσείς με πραγματική ανάλυση το πήγατε; Ρωτάω γιατί η λύση με μιγαδική που έχω σκεφτεί κάνει μπαμ.


Άβαταρ μέλους
Tolaso J Kos
Δημοσιεύσεις: 5555
Εγγραφή: Κυρ Αύγ 05, 2012 10:09 pm
Τοποθεσία: International
Επικοινωνία:

Re: Ολοκληρώματα: Συλλογή ασκήσεων

#420

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από Tolaso J Kos » Πέμ Ιουν 12, 2025 7:49 pm

Dimessi έγραψε:
Πέμ Ιουν 12, 2025 6:41 pm
Ας τη σφίξουμε λίγο. Άσκηση 139 Να υπολογίσετε το \displaystyle \int_{0}^{\pi/2}x\ln \left( \tan x \right)dx
Ούτως ή άλλως αυτή η άσκηση είναι εκτός φακέλου. Οπότε μπορώ να δώσω μία λύση με σειρές. Θα παρακαλούσα η άσκηση αυτή να μετακινηθεί στο ΑΕΙ > ΑΝΑΛΥΣΗ. Έχουμε:

\displaystyle{\begin{aligned} 
   \int_{0}^{\pi/2} x \ln \tan x \, \mathrm{d}x & = \int_{0}^{\pi/2} x \left( \ln \sin x - \ln \cos x \right) \, \mathrm{d}x \\ 
   & = \int_{0}^{\pi/2} x \ln \sin x \, \mathrm{d}x - \int_{0}^{\pi/2} \left( \frac{\pi}{2} -x \right) \ln \sin x \, \mathrm{d}x \\ 
   & = -\frac{\pi}{2} \int_{0}^{\pi/2} \ln \sin x \, \mathrm{d}x + 2 \int_{0}^{\pi/2} x \ln \sin x \, \mathrm{d}x \\ 
   & = \frac{\pi^2 \ln 2}{4} + 2 \int_{0}^{\pi/2} x  \left(- \ln 2 - \sum_{n=1}^{\infty} \frac{\cos 2nx}{n} \right) \, \mathrm{d}x \\ 
   & = \frac{\pi^2 \ln 2}{4} - 2 \ln 2 \int_{0}^{\pi/2} x \, \mathrm{d}x - 2 \int_{0}^{\pi/2} x \sum_{n=1}^{\infty} \frac{\cos 2nx}{n} \, \mathrm{d}x \\ 
   & = \cancel{\frac{\pi^2 \ln 2}{4} - \frac{\pi^2 \ln 2}{4}} - 2 \int_{0}^{\pi/2} x \sum_{n=1}^{\infty} \frac{\cos 2nx}{n} \, \mathrm{d}x \\ 
   & = - 2 \int_{0}^{\pi/2} x \sum_{n=1}^{\infty} \frac{\cos 2nx}{n} \, \mathrm{d}x = -2 \sum_{n=1}^{\infty} \frac{1}{n} \int_{0}^{\pi/2} x \cos 2n x \, \mathrm{d}x  \\ 
  & = -2 \sum_{n=1}^{\infty} \frac{(-1)^n - 1}{4n^3} = \frac{3 \zeta(3)}{8} + \frac{\zeta(3)}{2} = \frac{7 \zeta(3)}{8} 
\end{aligned}}


Η φαντασία είναι σημαντικότερη από τη γνώση !
\displaystyle{{\color{blue}\mathbf{Life=\int_{birth}^{death}\frac{happiness}{time}\Delta time} }}
Απάντηση

Επιστροφή σε “ΟΛΟΚΛΗΡΩΤΙΚΟΣ ΛΟΓΙΣΜΟΣ”

Μέλη σε σύνδεση

Μέλη σε αυτήν τη Δ. Συζήτηση: Δεν υπάρχουν εγγεγραμμένα μέλη και 3 επισκέπτες