解答解説:lim{x→∞}x∫{0~x}exp(t^2-x^2)dt

このQ&Aのポイント
  • 質問文章の式を解くために、まずexp(t^2-x^2)を分子として扱い、exp(x^2)を分母として扱います。
  • exp(t^2)の0から無限大までの積分は無限大に発散するので、ろぴたるの定理を使います。
  • 定理を適用して整理すると、最終的にlim{x→∞}x∫{0~x}exp(t^2-x^2)dt = 1/2 となります。
回答を見る
  • ベストアンサー

lim{x→∞}x∫{0~x}exp(t^2-x^

lim{x→∞}x∫{0~x}exp(t^2-x^2)dt (∫{0~x}の部分はこういう表記の仕方がよくわからないのですが、0が下でxが上です) 答えが一応出たのですが、解答解説がついていないためチェックしていただけますか? lim{x→∞} x∫{0~x}exp(t^2-x^2)dt exp(x^2)はtによらないので、 =lim{x→∞} x∫{0~x}exp(t^2)dt /exp(x^2) exp(t^2)の0~無限大の積分は明らかに無限大に発散するので、ろぴたるの定理をつかう =lim{x→∞} {∫{0~x}exp(t^2)dt+xexp(x^2)}/exp(x^2)2x =lim{x→∞} ∫{0~x}exp(t^2-x^2)dt/2x +1/2 これを最初の式と比べる lim{x→∞}x∫{0~x}exp(t^2-x^2)dt =lim{x→∞}∫{0~x}exp(t^2-x^2)dt/2x +1/2 lim{x→∞}x(1-1/2x^2)∫{0~x}exp(t^2-x^2)dt = 1/2 lim{x→∞}x∫{0~x}exp(t^2-x^2)dt =x^2 / (2x^2-1)=1/2 という風に1/2が答えとして出たのですが、間違っているとこ、足りないところなどありましたらご指摘お願いします。

質問者が選んだベストアンサー

  • ベストアンサー
  • alice_44
  • ベストアンサー率44% (2109/4759)
回答No.2

「これを最初の式と比べる」以降の計算は、 各 lim が収束することを根拠なく仮定している。 もう一度、ロピタルを使えば良かったのに。

nemuine8
質問者

お礼

回答ありがとうございました。 もう一度ろぴたるでできました。 答えは1/2ですよね?

その他の回答 (3)

  • ur2c
  • ベストアンサー率63% (264/416)
回答No.4

> ほかに微分を使える方法があるのでしょうか? (d/dx) \int_0^x f(t) dt = f(x) ==> (d/dx) \int_0^x exp(t^2) dt = exp(x^2)

  • alice_44
  • ベストアンサー率44% (2109/4759)
回答No.3

1/2

  • ur2c
  • ベストアンサー率63% (264/416)
回答No.1

(d/dx) \int_0^x f(t) dt = f(x) を使えば一発.

nemuine8
質問者

お礼

微分するにはろぴたるの定理かなと思って、ろぴたるの定理をつかったのですが、ほかに微分を使える方法があるのでしょうか?もしくは、ろぴたるの定理の使い方が下手なのでしょうか?

関連するQ&A

  • (exp(-t)-exp(-2t))/tの積分

    初めて質問します。 ある問題を解いていて、  ∫(exp(-t)-exp(-2t))/t dt (0から+無限大まで積分) が解けなくて困っています。 被積分関数はtを+0に近づけると、ロピタルの定理を使って1に収束するので、[0,1]で局所可積分、[1,∞]でも上から定数で抑えられるので、可積分だと思うのですが・・・。 ガンマ関数Γ(x)を使って、Γ(0)-Γ(-1)、かとも思いましたが、Γ関数はx>0で定義されているのでした。 ご教授よろしくお願いします。

  • lim[x→∞]xとlim[x→∞]x^2の大小

    lim[x→∞]xとlim[x→∞]x^2を行ったときどちらも無限大に発散しますよね?同じ無限大に発散するのにどうしてlim[x→∞]x<lim[x→∞]x^2となるのでしょうか。ご存知の方教えてください。

  • exp(-t/T)cos(ωt)のフーリエ変換について教えてください。

    フーリエ変換について質問です。 exp(-t/T)cos(ωt)のフーリエ変換に行き詰っています。積分区間は-∞→∞で ∫exp(-t/T)cos(ωt)exp(-iωt)dt (T,ωは定数)としてexp(-iωt)=cos(ωt)-isin(ωt)を利用して ∫exp(-t/T){cos(ωt)}^2dt-i∫exp(-t/T)cos(ωt)sin(ωt)dt =1/2[∫exp(-t/T){cos(2ωt)+1}dt-i∫exp(-t/T)sin(2ωt)dt] と変形し、それぞれの項について部分積分を試みたのですが、最終的に発散してしまい答えにたどり着きません。 また、答えは実数部が吸収型、虚数部が分散型のピークのグラフが描けるはずなので、どこかで超関数を用いなければならないと思うのですが、どこで使うのかも分かりません。 どなたか、よろしくお願い致します。

  • exp(e^x)の微分,積分について

    exp(e^x)の微分,積分がわかりません;; exp(e^x)の微分はe^xexp(e^x)となるとは思うんですがこれは正しいでしょうか? exp(x^2)の積分はできませんよね?ではexp(e^x)の積分はできるんでしょうか?? 回答お願いします。

  • 各実数xに対してlim_[T→∞] 1/(2T)

    各実数xに対してlim_[T→∞] 1/(2T) ∫_[-T]^[T] e^(itx) dtを求めよ。 この問題の解き方がわかりません。どなたか教えて下さいませんか。

  • ∫exp{i(k-k')x dx =δ(k'-k)

    ∫exp{i(k-k')x dx =δ(k'-k) 積分範囲は(-∞,∞) となる理由がよくわかりません。 k=k'のときは被積分関数が1となるので無限大に発散することはわかるのですが k≠k'のとき被積分関数はcosとsinが出てきてそれを無限積分すると 発散(振動)するのではないかと思います。 なぜk≠k'のとき積分値が0になるのでしょうか?

  • e^-1/Tの積分

    現在、次のような微分方程式を解かなければならず、 悪戦苦闘しています。 dx/dT=k/a*exp(-E/RT)*(1-x) この式のうち、k,a,E,Rは定数で既知なので、無視すると、 dx/dT = exp(-1/T)*(1-x) という微分方程式になります。 私はこの式をxとTの変数分離型の微分方程式と捉えて次のように変形しました。 dx/(1-x) = exp(-1/T)dT これの両辺を積分するのですが、左辺は ln{1/(1-x)} という答えになるのがわかるのですが、右辺の ∫exp(-1/T)dT という積分が解けません。 どなたか教えていただけませんでしょうか。 よろしくお願いいたします。

  • exp(-π(t^2))のフーリエ変換の積分計算で

    f(t)=exp(-π(t^2))のフーリエ変換の積分計算でつまずいています。 ∫(-∞->∞)f(t)*exp(-iωt)dt で、exp(-iωt)をオイラーの公式でcosとsinの式に直し、偶関数、奇関数の性質からsinの項が消え、 2∫(0->∞)exp(-π(t^2))*cos(ωt)dtとなりました。 しかし、eの指数部分のt^2が厄介で積分ができません。 積分方法、または別解がありましたらご教授いただけると幸いです。

  • dx/dt=αxの積分

    dx/dt=αxの両辺を積分するという問題が解りません。 答えはx(t)=x(t=0)*exp(αt)です。 右辺はInαx=1/2αx^2+Cになると思ったのですが、間違っているようです。 t=0のときx=C(積分定数)になる意外わかりません。 どうしたらよいのでしょうか?

  • ∫[0→t] exp(-a^2/x)dxの計算

    よろしくお願いいたします。  I=∫[0→t] exp(-a^2/x)dx (aは正の定数です。) この定積分の計算ができなくて困っています。 ご存知の方よろしくお願いいたします。 置換積分や部分積分をしてますが、うまくいきません。 a/√x=zと置いて置換すると∫[a/√x→∞] {exp(-z^2)}/z dz という積分項が出てしまい更に分からなくなってしまいました。