2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки




На страницу Пред.  1, 2
 
 Re: сложный интеграл с логарифмом
Сообщение15.11.2017, 09:10 
(Завершение банальностей о борьбе на быструю руку в Maple.)
При малых $B$ в случае $\int_B^{+\infty} \frac {\cos t \ln t} t dt$ поступаем аналогично случаю с $\int_B^{+\infty} \frac {\sin t \ln t} t dt$: раскладываем $\cos t $ в ряд Маклорена, для примера до $t^6$ включительно.
$$\int\limits_B^{+\infty} \frac {\cos t \ln t} t dt \approx \begin {cases}
\int_B^3 \left( 1 - \frac 1 2 t^2 + \frac 1 {24} t^4 - \frac 1 {720} t^6\right) \frac {\ln t} t dt + F_{1a}(3) & B \le 3; \\
F_{1a}(B), & B > 3.
\end {cases}$$ Здесь $F_{1a} (B)=  -\frac {\sin B \ln B} B + \frac {\cos B (\ln B -1)}{B^2}$.
Качество аппроксимации можно оценить по приведенному ниже рисунку
Вложение:
sin_ln_x_2a.PNG

Markiyan Hirnyk, рисунки не годятся не только в качестве доказательства, но даже в качестве утверждения; и не для журнала, но и для себя лично. Для меня рисунки могут служить мотивацией для формулировки утверждений и просто для общего представления о поведении функции.


У вас нет доступа для просмотра вложений в этом сообщении.

 
 
 
 Re: сложный интеграл с логарифмом
Сообщение15.11.2017, 10:59 
Приятно вести обсуждение с солидной персоной. Во-первых, Математика 11.2 находит интеграл в замкнутом виде:
$\int_B^\infty \frac{\cos t \ln t} {t},\,dt=$

$\frac{1}{24} \left(-12 i B \left(\, _3F_3(1,1,1;2,2,2;-i B)-\, _3F_3(1,1,1;2,2,2;i B)\right)-24 \text{Ci}(B) \log (B)+12 \log (B) (\log (B)+2 \gamma )+\right. $
$\left. +12 \gamma ^2-\pi ^2 \right).$

Вышеуказанная формула не эффективна, ибо интеграл выражается через гипергеометрические функции комплексного аргумента, т.е. суммы степенных рядов (а то и через аналитические продолжения этих сумм).
Ваш подход, который состоит в нахождении асимптотических выражений, приводит к несравнимо более простым формулам. Однако ваши выкладки надо поддержать оценками, ибо
Код:
J1 := int((1-(1/2)*t^2+(1/24)*t^4)*ln(t)/t, t = B .. 3);
J1 := -(1/96)*ln(B)*B^4+(1/384)*B^4+(1/4)*ln(B)*B^2-(1/8)*B^2-(1/2)*ln(B)^2-(45/32)*ln(3)+117/128+(1/2)*ln(3)^2
evalf(eval(J1, B = 0.1e-1));
                          -10.63131040
J2 := -sin(B)*ln(B)/B+cos(B)*(ln(B)-1)/B^2;
J2 := -sin(B)*ln(B)/B+cos(B)*(ln(B)-1)/B^2
evalf(eval(J2, B = 3));
                         -0.06252599460


а Математика производит
Код:
NIntegrate[Cos[t]*Log[t]/t, {t, 1/100, Infinity}]
-10.8486

Это же числовой результат получается и аналитически. Исполненные коды могу представить через Dropbox.

 
 
 [ Сообщений: 17 ]  На страницу Пред.  1, 2


Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group