Связь между бета- и гамма-функциями




Для установления связи между бета- и гамма -функциями, мы сделаем подстановку в формуле (2.1) и получим:

 

 

Умножим обе части этого равенства на , получим:

 

 

Заменяя здесь на и одновременно t на , получим:

 

Умножим обе части этого равенства на и проинтегрируем по t от 0 до :

 

=

 

В интеграле слева стоит функция справа же переставим интегралы. Получим:

Итак, получаем:

 

, откуда,

 

 

Вывод этого соотношения Эйлера принадлежит Дирихле. Но для его обоснования надо еще оправдать перестановку интегралов. Ограничимся поначалу предположением, что > 1, > 1. Тогда для функции оказываются выполнимыми все условия следствий интегрирования интеграла по параметру.

А именно: эта функция непрерывна и притом положительна для , а интегралы

 

в свою очередь представляют собой непрерывные функции: первый – от t для t 0, второй – от у для у 0. Ссылка на упомянутое следствие оправдывает перестановку интегралов, а с нею и формулу (2.8) – для

Если же известно лишь, то – по доказанному – имеем

 

 

А отсюда, используя формулы (1.2), (1.3) приведения для функции и (2.5) для функции Г, легко вновь получить формулу (2.10) уже без ненужных ограничений.

Формула дополнения

Если в формуле (2.10) положить , то, используя формулы (1.6) и (2.7), получим соотношение:

 

 

Эта формула называется формулой дополнения. При находим (так как ).

Формула Эйлера

В качестве применения формулы дополнения определим величину произведения (где n – любое натуральное число)

 

 

Запишем это произведение в обратном порядке:

 

 

перемножим оба выражения:

 

 

и к каждой паре множителей применим формулу дополнения. Мы получим:

 

 

Теперь для вычисления произведения синусов рассмотрим тождество:

 

и устремим в нем , получим:

 

 

или, приравнивая модули:

 

 

 

 

получили

 

Подставляя это выражение для Е 2, окончательно получаем:

 

Если в интеграле сделать подстановку , то получим значение интеграла Эйлера-Пуассона:

 

 

 

Примеры вычисления интегралов с использованием эйлеровых интегралов.

Вычислить интегралы:

 

 


Заключение.

Гамма и бета-функции являются удобным средством для вычисления некоторых интегралов в частности многих из тех интегралов, которые нельзя представить в элементарных функциях.

Для гамма-функции составлены подробные таблицы, и при вычислениях она может использоваться наравне с простейшими элементарными функциями.

Определенные интегралы различных типов могут быть выражены через гамма-функцию. В частности, к таким интегралам нередко приводят задачи, связанные с вычислением площадей и объемов.

Благодаря этому эйлеровы интегралы широко применяются в математике и ее приложениях, в механике, термодинамике и в других отраслях современной науки.


 

Список литературы.

 

1. Аксенов А.П. Математический анализ (Определенный интеграл. Несобственные интегралы. Приложения определенного интеграла). – СПб.: Нестор, 1999

2. Бермант А.Ф., Араманович И.Г. Краткий курс математического анализа. – М.: Наука, 1966. – 735 с.

3. Виленкин Н.Я., Куницкая Е.С, Мордкович А.Г., Математический анализ: интегральное исчисление. – М.: Наука, 1979. – 435 с.

4. Виленкин Н.Я. Специальные функции. – М.: Наука, 1976. – 412 с.

5. Лебедев И.И. Специальные функции и их приложения: М., гостехтериоиздат,1953-234 с.

6. Фихтенгольц Г.М. Курс дифференциального и интегрального исчисления. Т. 1, 2. – М.: Физматгиз, 1962. – 807 с.

 



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2019-11-10 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: