一道积分题(物理人多,发物理吧)

物理
一道积分题(物理人多,发物理吧)

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N,N-二甲基-4-氨基吡啶 更新于2025-1-11 03:37:22
这是同班同学给我的,让我解,我不太会,请各位佬帮忙看看

IMG_20250111_113244_852.jpg最后要把S写成关于n的函数(我不会用键盘打积分号,所以只好手写)

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N,N-二甲基-4-氨基吡啶
6月前
求大佬帮忙解答
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质心民科
6月前

令$u=x^{n}$, 则$\mathrm{d}u=nx^{n-1}\mathrm{dx}$, 并且当$x=0$时, $u=0$, 当$x=1$时, $u=1$. 因此原积分变为

$$S=\int_{0}^{1}\sqrt[n]{1-x^{n}}=\int_{0}^{1}\sqrt[n]{1-u}\dfrac{1}{n}u^{\frac{1}{n}-1}\mathrm{d}u=\dfrac{1}{n}\int_{0}^{1}(1-u)^{\frac{1}{n}}u^{\frac{1}{n}-1}\mathrm{d}u$$

引入Beta函数

$$B(x,y)=\int_{0}^{1}t^{x-1}(1-t)^{y-1}\mathrm{d}t$$

$$S=\dfrac{1}{n} B\left(\dfrac{1}{n},\dfrac{n+1}{n}\right)$$

考虑Beta函数与Gamma函数的关系

$$B(x,y)=\dfrac{\Gamma(x)\Gamma(y)}{\Gamma(x+y)}$$

和Gamma函数的性质

$$\Gamma(z+1)=z\Gamma(z)$$

$$\begin{aligned}S&=\dfrac{1}{n}\dfrac{\Gamma\left(\dfrac{1}{n}\right)\Gamma\left(\dfrac{n+1}{n}\right)}{\Gamma\left(\dfrac{1}{n}+\dfrac{n+1}{n}\right)}\\&=\dfrac{1}{n}\dfrac{\Gamma\left(\dfrac{1}{n}\right)\Gamma\left(1+\dfrac{1}{n}\right)}{\Gamma\left(1+\dfrac{2}{n}\right)}\\&=\dfrac{1}{n}\dfrac{\Gamma\left(\dfrac{1}{n}\right)\dfrac{1}{n}\Gamma\left(\dfrac{1}{n}\right)}{\dfrac{2}{n}\Gamma\left(\dfrac{2}{n}\right)}\\&=\dfrac{1}{2n}\dfrac{\Gamma\left(\dfrac{1}{n}\right)^{2}}{\Gamma\left(\dfrac{2}{n}\right)}\end{aligned}$$

1条评论
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「Consequence」❃复仇
5月前

em老实说这个“amp”有点让我怀疑这是复制来的