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19草稿

含参量积分

3 个知识点

当前知识点

欧拉积分(B 函数和 Γ 函数)

本节你将掌握

  • 掌握 B 函数和 Γ 函数的定义及其收敛条件
  • 掌握 B 函数和 Γ 函数之间的关系 B(p,q)=Γ(p)Γ(q)/Γ(p+q)B(p,q)=\Gamma(p)\Gamma(q)/\Gamma(p+q)
  • 能用欧拉积分计算实际积分

**Γ 函数**:Γ(s)=0+xs1exdx\Gamma(s)=\int_0^{+\infty}x^{s-1}e^{-x}\,\mathrm{d}xs>0s>0)。
主要性质:
Γ(s+1)=sΓ(s)\Gamma(s+1)=s\Gamma(s)Γ(1)=1\Gamma(1)=1Γ(n+1)=n!\Gamma(n+1)=n!Γ(1/2)=π\Gamma(1/2)=\sqrt{\pi}

**B 函数**:B(p,q)=01tp1(1t)q1dtB(p,q)=\int_0^1 t^{p-1}(1-t)^{q-1}\,\mathrm{d}tp,q>0p,q>0)。
对称性:
B(p,q)=B(q,p)B(p,q)=B(q,p)。等价表示:B(p,q)=0+up1(1+u)p+qduB(p,q)=\int_0^{+\infty}\frac{u^{p-1}}{(1+u)^{p+q}}\,\mathrm{d}u(令 t=u/(1+u)t=u/(1+u))。

**核心关系式**:B(p,q)=Γ(p)Γ(q)Γ(p+q)B(p,q)=\dfrac{\Gamma(p)\Gamma(q)}{\Gamma(p+q)}

**应用**:
-
0π/2sin2m1θcos2n1θdθ=12B(m,n)=Γ(m)Γ(n)2Γ(m+n)\int_0^{\pi/2}\sin^{2m-1}\theta\cos^{2n-1}\theta\,\mathrm{d}\theta=\frac{1}{2}B(m,n)=\frac{\Gamma(m)\Gamma(n)}{2\Gamma(m+n)}
- Wallis 公式
0π/2sinnθdθ=π2Γ((n+1)/2)Γ(n/2+1)\int_0^{\pi/2}\sin^n\theta\,\mathrm{d}\theta=\frac{\sqrt{\pi}}{2}\cdot\frac{\Gamma((n+1)/2)}{\Gamma(n/2+1)}
- 高斯积分
0+ex2dx=12Γ(1/2)=π2\int_0^{+\infty}e^{-x^2}\,\mathrm{d}x=\frac{1}{2}\Gamma(1/2)=\frac{\sqrt{\pi}}{2}(令 x2=tx^2=t)。

练习

4 题
未学