1 svar
177 visningar
AlexMu behöver inte mer hjälp
AlexMu 940
Postad: 15 jun 15:15 Redigerad: 15 jun 15:22

Beräkna trigonometrisk itererad integral

Halloj! Idag stötte jag på integralen 

I=0101z+w2-z-w1-z-wsinπz+wdzdw0.35888\displaystyle I = \int_{0}^{1}\int_{0}^{1}\frac{\left(z+w\right)\left(2-z-w\right)\left(1-z-w\right)}{\sin\left(\pi\left(z+w\right)\right)}dzdw \approx 0.35888

Ser ut som en  mardröm!

Ursprung

Detta var ursprungligen integralen 

0101ln1x-ln1ylnln1x-lnln1y2dydx\displaystyle \int_{0}^{1}\int_{0}^{1}\left(\frac{\ln\left(\frac{1}{x}\right)-\ln\left(\frac{1}{y}\right)}{\ln\left(\ln\left(\frac{1}{x}\right)\right)-\ln\left(\ln\left(\frac{1}{y}\right)\right)}\right)^{2}dydx

Med en algebraisk identitet kan man skriva om det till 

0101Γz+w+1Γ3-z-wdzdw\displaystyle \int_{0}^{1}\int_{0}^{1}\Gamma\left(z+w+1\right)\Gamma\left(3-z-w\right)dzdw

Slutligen följer den sökta integralen direkt från reflektionsformeln för gammafunktionen (skiljer med en faktor av π\pi).

Jag har inte många ideér på hur man kan beräkna den. Mathematica lyckas inte, men värdet på den bör vara

I=186ζ5π5-7ζ3π3\displaystyle I = \frac{186\zeta\left(5\right)}{\pi^{5}}-\frac{7\zeta\left(3\right)}{\pi^{3}} 

Där ζ(x)\zeta(x) är riemanns zetafunktion. 

Jag testade några trigonometriska substitutioner och skrev om integralen till  


I=16π50π20π2π2-x-yx+yπ-x-y1+tan2x1+tan2ytanx1-tan2y+1-tan2x·tanydxdy\displaystyle I = \frac{16}{\pi^{5}}\int_{0}^{\frac{\pi}{2}}\int_{0}^{\frac{\pi}{2}}\left(\frac{\pi}{2}-x-y\right)\frac{\left(x+y\right)\left(\pi-x-y\right)\left(1+\tan^{2}x\right)\left(1+\tan^{2}y\right)}{\tan\left(x\right)\left(1-\tan^{2}y\right)+\left(1-\tan^{2}x\right)\cdot\tan\left(y\right)}dxdy

Det ser hemskt ut men detta känns mest lovande pga faktorn av 1π5\frac{1}{\pi^5} framför integralen. Det finns även en del symmetri i detta integrand. 

Detta kan också skrivas om till:

I=16π50π20π2π2-x-yx+yπ-x-ysinx+ycosx+ydxdy\displaystyle I = \frac{16}{\pi^{5}}\int_{0}^{\frac{\pi}{2}}\int_{0}^{\frac{\pi}{2}}\left(\frac{\pi}{2}-x-y\right)\frac{\left(x+y\right)\left(\pi-x-y\right)}{\sin\left(x+y\right)\cos\left(x+y\right)}dxdy

Har ni några ideer på hur man kan ta itu med dessa integraler?

AlexMu 940
Postad: 17 jun 00:34 Redigerad: 17 jun 00:34

Det har löst sig. Efter en ledtråd som jag fick på MathSE. Om någon är intresserad kan min lösning hittas här 

Svara
Close