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積分の問題なのですが。。。

次の広義積分を{Dn}を用いて求めよ。 ∬(x+1)/(x+y+1)^α dxdy (α>3) (x≧0,y≧0) Dn={(x,y):0≦x≦n,0≦y≦n-x} ∬y/(1+x+y^2)^2 dxdy (x≧0,0≦y≦1) Dn={(x,y):0≦x≦n,0≦y≦1} ∬1/√(x+y)^5 dxdy,( 0≦x≦1, 0≦y≦1, (x,y)≠(0,0) ) Dn={(x,y):0≦x≦1,1/n≦y≦1} U {(x,y):1/n≦x≦1,0≦y≦1/n} やり方なども教えていただけると助かります。。。

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  • info22_
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回答No.3

#1,#2です。 3番目の問題 >∬1/√(x+y)^5 dxdy,( 0≦x≦1, 0≦y≦1, (x,y)≠(0,0) ) >Dn:{(x,y):0≦x≦1,1/n≦y≦1}, U :{(x,y):1/n≦x≦1,0≦y≦1/n} Dn:{(x,y):0≦x≦1,1/n≦y≦1}, Un: {(x,y):1/n≦x≦1,0≦y≦1/n} I=∬[D] 1/√(x+y)^5 dxdy D:{(x,y)|0≦x≦1, 0≦y≦1, (x,y)≠(0,0)} =lim[n->∞] {∬[Dn] 1/√(x+y)^5 dxdy+∬[Un] 1/√(x+y)^5 dxdy} =lim[n->∞] {∫[0,1] dx∫[1/n,1] 1/√(x+y)^5 dy+∫[1/n,1] dx∫[0,1/n] 1/√(x+y)^5 dy} =lim[n->∞] {∫[0,1] [(-2/3)(x+y)^(-3/2)] [y:1/n,1] dx+∫[1/n,1] [(-2/3)(x+y)^(-3/2)] [y:0,1/n] dx } =lim[n->∞] {∫[0,1] (2/3)[(n^(3/2)(nx+1)^(-3/2)-(x+1)^(-3/2)] dx +∫[1/n,1] (2/3)[x^(-3/2)-n^(3/2)(nx+1)^(-3/2)] dx } =(2/3)lim[n->∞] {∫[0,1] [(n^(3/2)(nx+1)^(-3/2)-(x+1)^(-3/2)] dx +∫[1/n,1] [x^(-3/2)-n^(3/2)(nx+1)^(-3/2)] dx } =(2/3)lim[n->∞] { [-2(n^(1/2))/(nx+1)^(1/2)+2/(x+1)^(1/2)] [0,1] +[-2/x^(1/2)+2(n^(1/2))/(nx+1)^(1/2)] [1/n,1] } =(4/3)lim[n->∞] { [-(n^(1/2))/(nx+1)^(1/2)+1/(x+1)^(1/2)] [0,1] +[-1/x^(1/2)+(n^(1/2))/(nx+1)^(1/2)] [1/n,1] } =(2/3)lim[n->∞] { -[2√(n(n+1))-2n(√n)-(√2)n+2n-2(√n)-(√2)+2] +[(2√(n(n+1))+(2-√2)n(√n)-2n+(2-√2)(√n)-2] }/(n+1) =(2/3)lim[n->∞] {4-(√2) } { (√n)-1} =∞(発散)

  • info22_
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回答No.2

#1です。 1番目に続いて2番目だけ I= >∬[x≧0,0≦y≦1] y/(1+x+y^2)^2 dxdy =lim[n->∞]∫[0,n] dx ∫[0,1] y/(1+x+y^2)^2 dy =lim[n->∞]∫[0,n] dx [-1/{2(y^2+x+1)}] [y:0,1] =lim[n->∞]∫[0,n] [1/(2x+2)-1/(2x+4)] dx =lim[n->∞] (1/2)[log|x+1|-log|x+2|] [0,n] =lim[n->∞] (1/2)[log{(n+1)/(n+2)}+log(2)] =lim[n->∞] (1/2)log{(1+(1/n))/(1+(2/n)}+(1/2)log(2) =(1/2)log(1)+(1/2)log(2) =(1/2)log(2) (ただし対数は自然対数とする。)

dl98
質問者

お礼

本当に助かりました! ありがとうございました!!

  • info22_
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回答No.1

とりあえず、まず1番目だけ。 書きづらいのでαをaと書きます。 I=∬(x+1)/(x+y+1)^a dxdy =lim[n->∞]∫[0,n] (x-1)dx∫[0,n-x] 1/(x+y+1)^a dy =lim[n->∞]∫[0,n] (x-1)dx [((x-1)(y+x+1)^(1-a))/(1-a)] [y:0,n-x] =lim[n->∞]∫[0,n] (x-1) [(x-1)(n+1)^(1-a)-(x-1)(x+1)^(1-a)]/(1-a) dx =lim[n->∞] {1/(1-a)}[{(a-2)x^3+ax^2+(6-a)x-a+4}e^{-alog(x+1)}/(a^2-5a+6)+{(n+1)^(1-a)}{(1/2)x^2-x}] [x:0,n] =lim[n->∞] -[e^{-alog(n+1)} *({2(a-4)(n+1)^a+(a-2)(a-3)n^3+a(3-a)n^2+2a(3-a)n-2a+6}e^{alog(n+1)} +{(n+1)^a}{2(a-2)n^3+2(2a-3)n^2+2an+2}) ]/[2{(n+1)^a}(a-1)(a-2)(a-3)] =-(a-4)/{(a-1)(a-2)(a-3)} (☆)途中の計算は煩雑なので省略していますが、丹念に計算間違いしないように自身で計算し確認して下さい。

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