■(1+1/n)^nの極限(その21)
いまさら補足というほどのことでもないが,部分積分を用いて漸化式を作ることによって,m,n≧0の場合には
I(m,n)=∫x^m(lnx)^ndx
=x^m+1/(m+1)Σ(−1)^kn!(lnx)^n-k/(n−k)!(m+1)^k
=x^m+1/(m+1){(lnx)^n−n(lnx)^n-1/(m+1)+・・・}
x^x=1+xlnx/1!+(xlnx)^2/2!+(xlnx)^3/3!+(xlnx)^4/4!+・・・
であるから,
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)+・・・}
x→+0のとき,limx^m(lnx)^n=0であることから,奇跡的相殺が起こって
∫(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
だ残るというわけである.
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