x^2乘e^-x^2的积分怎么求
这是一个比较典型的高斯函数的积分形式,可以通过换元法求解。
令u = x^2,du/dx = 2x,dx = du/(2x)
将x^2乘e^(-x^2)替换为u乘e^(-u),得到:
∫x^2乘e^(-x^2) dx = ∫u乘e^(-u) du/(2x)
再将分母中的x替换为根号u,得到:
∫x^2乘e^(-x^2) dx = ∫(u^(1/2)乘e^(-u)) du/2
这个积分可以用分部积分法求解:
令f(u) = u^(1/2),g'(u) = e^(-u),则:
f'(u) = 1/(2u^(1/2)),g(u) = -e^(-u)
∫(u^(1/2)乘e^(-u)) du/2 = (-u^(1/2)乘e^(-u))/2 - ∫(-1/(2u^(1/2))乘(-e^(-u))) du/2
化简得:
∫x^2乘e^(-x^2) dx = (-x^2乘e^(-x^2))/2 - ∫e^(-x^2)/2 dx
后面这个积分没有一个直接的解法,因此可以将它表示为高斯积分形式:
∫e^(-x^2)/2 dx = (根号π)/2 * erf(x/根号2)
其中erf(x)是误差函数,没有一个简单的表达式,因此只能通过数值计算来求解。最终得到:
∫x^2乘e^(-x^2) dx = (-x^2乘e^(-x^2))/2 - (根号π)/4 * erf(x/根号2) + C
其中C是积分常数
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