利用级数求定积分的值∫(0到∞)xdx/(e^x+1)
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解:当x>0时,0<e^(-x)<1,故有
1/[1+e^(-x)]=Σ(-1)^n*e^(-nx) (n从0到﹢∞)
于是
∫(0到∞)xdx/(e^x+1)
=∫(0到∞)x*e^(-x)dx/[1+e^(-x)]
=∫(0到∞)x*e^(-x)*Σ(-1)^n*e^(-nx) (n从0到﹢∞)dx
=Σ∫(0到∞)x*e^(-x)*(-1)^n*e^(-nx) dx(n从0到﹢∞)
=Σ(-1)^(n+1)*∫(0到∞)x*e^(-nx) dx(n从1到﹢∞)
=Σ(-1)^(n+1)*1/n^2(n从1到﹢∞)
=π^2/12
其中:
∫(0到∞)x*e^(-nx) dx=-1/n*∫(0到∞)xde^(-nx) =-1/n*[x*e^(-nx)]|(0到∞)+1/n*∫(0到∞)e^(-nx)dx
=1/n^2
1/[1+e^(-x)]=Σ(-1)^n*e^(-nx) (n从0到﹢∞)
于是
∫(0到∞)xdx/(e^x+1)
=∫(0到∞)x*e^(-x)dx/[1+e^(-x)]
=∫(0到∞)x*e^(-x)*Σ(-1)^n*e^(-nx) (n从0到﹢∞)dx
=Σ∫(0到∞)x*e^(-x)*(-1)^n*e^(-nx) dx(n从0到﹢∞)
=Σ(-1)^(n+1)*∫(0到∞)x*e^(-nx) dx(n从1到﹢∞)
=Σ(-1)^(n+1)*1/n^2(n从1到﹢∞)
=π^2/12
其中:
∫(0到∞)x*e^(-nx) dx=-1/n*∫(0到∞)xde^(-nx) =-1/n*[x*e^(-nx)]|(0到∞)+1/n*∫(0到∞)e^(-nx)dx
=1/n^2
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