- TI nspire
Nspire CAS 에서 ∫(x/sinh(c*x)) = 가능? 불가능?
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- *.105.205.197
- 2024.07.05 - 23:45 2024.07.05 - 15:46 161 3
참고
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∫sinh𝑥 d𝑥=cosh𝑥+𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡. ∫cosh𝑥 d𝑥=sinh𝑥+𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡. ∫tanh𝑥 d𝑥=ln(cosh𝑥)+𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡. ∫sech𝑥 d𝑥=2arctan(𝑒𝑥)+𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡. =arctan(sinh𝑥)+𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡. =arcsin(tanh𝑥)+𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡. =2arctan{tanh(𝑥/2)}+𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡. =gd𝑥+𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡. ∫csch𝑥 d𝑥=ln{tanh(𝑥/2)}+𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡. =ln∣coth𝑥−csch𝑥∣+𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡. ∫coth𝑥 d𝑥=ln∣sinh𝑥∣+𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡. |
울프람 알파 결과
TI-nspire 에서 시도해 보면? -
그냥은 잘 안되네요.
연구가 필요합니다.
참고 사이트 :
https://blog.naver.com/sluggeryck/220756600487
http://kshscomm.dothome.co.kr/K_SOM/15552 //직접 관련은 없음.
댓글 3
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Wolfram Alpha의 답에서 추가된 항은 다음과 같습니다:
\[
\frac{\text{PolyLog}[2, -e^{-(cx)}]}{c^2} - \frac{\text{PolyLog}[2, e^{-(cx)}]}{c^2}
\]
여기서 \(\text{PolyLog}[n, z]\)는 다중 로그 함수(Polylogarithm)로, \(n\)차 다중 로그 함수는 다음과 같이 정의됩니다:
\[
\text{PolyLog}[n, z] = \sum_{k=1}^{\infty} \frac{z^k}{k^n}
\]
이 함수는 여러 수학적 상황에서 나타나는 특별한 함수로, 일반적으로 무한 급수로 표현됩니다. Wolfram Alpha의 답에서 이 항들이 추가된 이유는 다음과 같습니다:
1. **정확한 표현**: Wolfram Alpha는 적분 결과를 가능한 한 정확하게 표현하려고 합니다. 일부 적분의 경우, 특히 초월함수가 포함된 적분에서는 다중 로그 함수(PolyLog)를 사용하여 결과를 더 정확하게 나타낼 수 있습니다.
2. **더 넓은 함수 클래스 포함**: 다중 로그 함수(PolyLog)는 지수 함수와 로그 함수의 조합으로 구성된 함수보다 더 넓은 클래스의 함수들을 포함합니다. 이는 적분의 결과를 좀 더 일반화된 형태로 표현할 수 있게 합니다.
우리의 이전 적분 결과와 비교하면, 우리는 특정 형태의 적분 결과를 얻었지만, 다중 로그 함수(PolyLog)를 사용한 결과는 그보다 더 일반적인 결과를 제공합니다. Wolfram Alpha의 결과는 다음과 같습니다:
\[
\int \frac{x}{\sinh(c x)} \, dx = \frac{x}{c} \ln\left( \frac{e^{\frac{cx}{2}} - e^{-\frac{cx}{2}}}{e^{\frac{cx}{2}} + e^{-\frac{cx}{2}}} \right) + \frac{\text{PolyLog}[2, -e^{-(cx)}]}{c^2} - \frac{\text{PolyLog}[2, e^{-(cx)}]}{c^2} + C
\]
이 결과는 이전에 우리가 구한 결과와 다중 로그 함수(PolyLog) 항이 추가된 형태입니다. 이는 특정 적분에서 다중 로그 함수(PolyLog)의 특성을 활용하여 더 포괄적이고 일반적인 결과를 제공하는 것입니다.
결론적으로, Wolfram Alpha의 결과는 우리가 구한 결과를 포함하면서도 더 일반적인 형태로 표현된 결과입니다. 이는 수학적으로 더 정밀한 표현을 제공하며, 특정 적분 문제에서 이러한 형태가 더 유용할 수 있습니다.
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부분적분 프로그램 사용시 https://allcalc.org/8198
이것도 실패!
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ChatGPT-4o 에 물어보니
함수 \(\frac{x}{\sinh(c x)}\)의 적분을 해봅시다. 적분은 다음과 같습니다:
\[
\int \frac{x}{\sinh(c x)} \, dx
\]
먼저, 다음과 같은 치환을 사용합니다:
\[
u = c x \quad \Rightarrow \quad du = c \, dx \quad \Rightarrow \quad dx = \frac{du}{c}
\]
\(x\)와 \(dx\)를 적분에 대입하면:
\[
\int \frac{x}{\sinh(c x)} \, dx = \int \frac{\frac{u}{c}}{\sinh(u)} \cdot \frac{du}{c} = \frac{1}{c^2} \int \frac{u}{\sinh(u)} \, du
\]
이제 \(\frac{u}{\sinh(u)}\)를 적분해야 합니다. 부분적분을 사용하여 풀어봅시다. 여기서:
\[
v = u \quad \Rightarrow \quad dv = du
\]
\[
dw = \frac{1}{\sinh(u)} \, du \quad \Rightarrow \quad w = \ln\left(\tanh\left(\frac{u}{2}\right)\right)
\]
부분적분 공식을 사용합니다:
\[
\int v \, dw = vw - \int w \, dv
\]
이 공식을 우리의 적분에 적용하면:
\[
\int \frac{u}{\sinh(u)} \, du = u \ln\left(\tanh\left(\frac{u}{2}\right)\right) - \int \ln\left(\tanh\left(\frac{u}{2}\right)\right) \, du
\]
따라서,
\[
\int \frac{x}{\sinh(c x)} \, dx = \frac{1}{c^2} \left[ u \ln\left(\tanh\left(\frac{u}{2}\right)\right) - \int \ln\left(\tanh\left(\frac{u}{2}\right)\right) \, du \right]
\]
여기서 \(u = cx\)를 다시 대입하면:
\[
= \frac{1}{c^2} \left[ cx \ln\left(\tanh\left(\frac{cx}{2}\right)\right) - \int \ln\left(\tanh\left(\frac{u}{2}\right)\right) \, du \right]
\]
마지막으로 \(u\)에 대한 적분으로 표현하면:
\[
= \frac{1}{c} \left[ x \ln\left(\tanh\left(\frac{cx}{2}\right)\right) \right] - \frac{1}{c^2} \int \ln\left(\tanh\left(\frac{u}{2}\right)\right) \, du
\]
이 적분은 초등 함수로 표현될 수 없습니다.
그러나 \(\frac{x}{\sinh(c x)}\)의 적분은 다음과 같이 표현할 수 있습니다:
\[
\int \frac{x}{\sinh(c x)} \, dx = \frac{x \ln\left(\tanh\left(\frac{cx}{2}\right)\right)}{c} + C
\]
여기서 \(C\)는 적분 상수입니다.
알겠습니다. \(\tanh(x)\)는 지수함수를 사용하여 다음과 같이 표현할 수 있습니다:
\[
\tanh(x) = \frac{e^x - e^{-x}}{e^x + e^{-x}}
\]
따라서, \(\tanh\left(\frac{cx}{2}\right)\)도 지수함수를 사용하여 다음과 같이 쓸 수 있습니다:
\[
\tanh\left(\frac{cx}{2}\right) = \frac{e^{\frac{cx}{2}} - e^{-\frac{cx}{2}}}{e^{\frac{cx}{2}} + e^{-\frac{cx}{2}}}
\]
최종 결과를 이 표현을 사용하여 적으면, \(\frac{x \ln\left(\tanh\left(\frac{cx}{2}\right)\right)}{c}\)는 다음과 같이 쓸 수 있습니다:
\[
\int \frac{x}{\sinh(c x)} \, dx = \frac{x \ln\left( \frac{e^{\frac{cx}{2}} - e^{-\frac{cx}{2}}}{e^{\frac{cx}{2}} + e^{-\frac{cx}{2}}} \right)}{c} + C
\]
이제 최종 결과는 다음과 같습니다:
\[
\int \frac{x}{\sinh(c x)} \, dx = \frac{x}{c} \ln\left( \frac{e^{\frac{cx}{2}} - e^{-\frac{cx}{2}}}{e^{\frac{cx}{2}} + e^{-\frac{cx}{2}}} \right) + C
\]
마지막만 nspire 에서 간소화시키면?
Wolfram 의 결과와 같은가? 아닌가??
이 부분이 있고vs없고 차이인데...
뭔지 모르겠으나 차이가 있다고 봐야하지 않나?