【1】ベルヌーイ積分
I(m,m)=∫x^m(lnx)^mdx
=x^m+1/(m+1)Σ(-1)^km!(lnx)^m-k/(m-k)!(m+1)^k
=x^m+1/(m+1){(lnx)^m-m(lnx)^m-1/(m+1)+・・・}
[m=0]∫dx=x
[m=1]∫xlnxdx=x^2/2・lnx-1/2^2・x^2
[m=2]∫(xlnx)^2dx=x^3/3・(lnx)^2-2x^3/3^2・(lnx)+2/3^3・x^3
[m=3]∫(xlnx)^3dx=x^4/4・(lnx)^3-3x^4/4^2・(lnx)^2+3!x^4/4^3・(lnx)-3!/4^4・x^4
[m=4]∫(xlnx)^4dx=x^5/5・(lnx)^4-4x^5/5^2・(lnx)^3+4!x^5/5^32!・(lnx)^2-4!x^5/5^4・(lnx)+4!/5^5・x^5
奇跡的相殺というよりも,x→+0のとき,limx^m(lnx)^n=0であることが効いて,
∫(0,1)x^xdx=1-1/4+1/2!(2!/3^3)-1/3!(3!/4^4)+1/4!(4!/5^5)-・・・
=1-1/2^2+1/3^3-1/4^4+1/5^5-・・・
=Σ(-1)^k+1/k^k
=0.7834305108
だ残ったようである.
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【2】オイラー積分
[m=2]∫(0,1)(lnx)^2dx=2!
[m=4]∫(0,1)(lnx)^4dx=4!
[m=6]∫(0,1)(lnx)^6dx=6!
より,
∫(0,1)sin(lnx)dx/lnx=1-2!/3!+4!/5!-6!/7!+・・・
=1-1/3+1/5+1/7+・・・(ライプニッツ級数)
=π/4
[補]arctanx=x-x^3/3+x^5/5-x^7/4+・・・
において,x=1とすると
1-1/3+1/5+1/7+・・・=π/4
が得られる.
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