■書ききれなかった微分積分の話(その58)
(その55)の続きです.
ベータ関数を活用すると,たとえば,3次元空間において座標面と平面x+y+z=1とで囲まれた四面体Kを積分区域とすると
S=∫∫∫(K)x^(p-1)y^(q-1)z^(r-1)(1−x−y−z)^(s-1)dxdydz
=Γ(p)Γ(q)Γ(r)Γ(s)/Γ(p+q+r+s)
になる・・・その前に,2次元空間を扱うべきであった.
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x≧0,y≧0,平面x+y≦1とで囲まれた正方形の半分Kを積分区域とすると
S=∫∫x^my^ndxdy=∫(0,1)(∫(0,1ーy)x^my^ndx)dy
は
∫(0,1ーy)x^my^ndx=y^n(1−y)^m+1/(m+1)
より,
S=B(n+1,m+1)/(m+1)=n!(m+1)!/(m+1)m+n+2)!
=m!n!/(m+n+2)!=Γ(m+1)Γ(n+1)/Γ(m+n+2)
となります.
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前節とは異なる直角二等辺三角形
D={(x,y}|0<x<y<1}
の場合,たとえば,
S=∫∫1/(1−x)ydxdy=∫(0,1)(∫(0,y)1/(1−x)dx)dy/y
=−∫(0,1)xlog(1−v)dy/y=π^2/6
となります.
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