■書ききれなかった微分積分の話(その39)

   1/Sqrt((1-2sx+s^2)=ΣPi(x)s^i

   1/Sqrt((1-2tx+t^2)=ΣPj(x)t^j

   1/Sqrt((1-2sx+s^2)(1-2tx +t^2) =ΣPk^2(x)(st)^k  (∵直交性)

   ∫(-1,1)1/Sqrt((1-2sx+s^2)(1-2tx +t^2) dx

=Σ(st)^k∫(-1,1)Pk^2(x)dx

=Σ2(st)^k/(2k+1)

  (∵∫(-1,1)Pk^2(x)dx=2/(2k+1))

 ここで,

log(1+x)/(1−x)=2Σx^2k+1/(2k+1)

1/x・log(1+x)/(1−x)=2Σx^2k/(2k+1)

であるから,

   ∫(-1,1)1/Sqrt((1-2sx+s^2)(1-2tx +t^2) dx

=1/sqrt(st))log((1+sqrt(st))/(1-sqrt(st)))

を示すことができる.

−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−

 結局,ルジャンドルの多項式の積の積分

  ∫(-1,1)Pi(x)Pj(x)dx=2/(2j+1))δij

を使って,エレガントな計算で求められることがわかった.

  ∫(-1,1) 1/Sqrt((a-x)(b-x)) dx

=log((a+b-2-2√(a-1)(b-1))/((a+b+2-2√(a+1)(b+1)))

との関係はよくわからない.  (佐藤郁郎)

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