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多変数関数の広義積分
大学の多変数関数の広義積分の問題です。1.(3)の答えは(e-1)/2なのですが、
(1/n)<x≦1,(1/n)≦y≦xとして、以下のように解いていったところ、Ei(1/nx)という、試験範囲外の記号(記述の試験で使用不可)が出てしまい、困っています。どう解くべきなのかお教えください。
https://ja.wolframalpha.com/input?i=1%2Fnからxの範囲でe%5E%5By%2Fx%5Dをyについて積分
(以下定積分が複雑なので、分けて計算しています。)
https://ja.wolframalpha.com/input?i=%28e+-+e%5E%281%2F%28n+x%29%29%29+xをxについて積分
https://ja.wolframalpha.com/input?i=%28-n+%281%2Fn%29+%28-e+n+%281%2Fn%29+%2B+e%5E%281%2F%28n+%281%2Fn%29%29%29+%281+%2B+n+%281%2Fn%29%29%29+%2B+Ei%281%2F%28n+%281%2Fn%29%29%29%29%2F%282+n%5E2%29
https://ja.wolframalpha.com/input?i=%28-n+x+%28-e+n+x+%2B+e%5E%281%2F%28n+x%29%29+%281+%2B+n+x%29%29+%2B+Ei%281%2F%28n+x%29%29%29%2F%282+n%5E2%29%2Cx%3D1
https://ja.wolframalpha.com/input?i=%5B%28n+%28e+n+-+e%5E%281%2Fn%29+%281+%2B+n%29%29+%2B+Ei%281%2Fn%29%29%2F%282+n%5E2%29%5D-%5B%28-e+%2B+Ei%281%29%29%2F%282+n%5E2%29%5D
(定積分終了)
https://ja.wolframalpha.com/input?i=nが∞に近付くときの%28e+%2B+e+n%5E2+-+e%5E%281%2Fn%29+n+%281+%2B+n%29+-+Ei%281%29+%2B+Ei%281%2Fn%29%29%2F%282+n%5E2%29の極限
回答
こんばんは。
いくつか勘違いがあるようですが。
yについては0でも問題ありませんので、広義積分ではなく普通の積分です。(1/n)≦y≦xとする必要はなく、0からxまで普通に積分します。
xについては0が定義域外ですので、広義積分します。ただたぶんnは整数という意味なのかと思いますが、下端を1/nにするのはちょっとおかしいかも。普通はεで計算しておいてε→0を考えるのでは。
まずyで不定積分を求めると xe^(y/x)、これにxと0を代入して定積分してex-x。
次にex-xをεから1まで定積分して、ε→0とすれば答が求まります。
下端を1/nにして定積分してn→∞としても同じ答えになりますが、それだと1/2,1/3,1/4,…という飛び飛びの迫り方になってしまうので良くないです。
うまく使うとwolframは便利ですね。
これでわかりますか?コメント欄に書いてください。
お陰様で理解できました。 ご回答ありがとうございました!
お役に立てたならよかったです。またどうぞ!