Fを見つけて積分を「計算」しますか。

Fを見つけて積分を「計算」しますか。
Anonim

回答:

下記参照

説明:

#e ^ f(x)+ f '(x)+ 1 = 0#

#e ^ y + y '+ 1 = 0、qquad y = f(x)#

#y '= - 1 - e ^ y#

#(dy)/(1 + e ^ y)= - dx#

#z = e ^ y、qquad dz = e ^ y dy = z dy#

#int(dz)/(z(1 + z))= - int dx#

#int dz 1 / z - 1 /(1 + z)= - int dx#

#ln(z /(1 + z))= C - x#

#e ^ y /(1 + e ^ y)= e ^(C - x)#

IVを使う:

  • #e ^(C - x)= 1 /(e ^( - y)+ 1)#

  • #lim_(x to 0)y = + ooはC = 0を意味します#

#e ^ y(1 - e ^( - x))= e ^( - x)#

#e ^ y = e ^( - x)/(1 - e ^( - x))= 1 /(e ^ x-1)#

#y = ln(1 /(e ^(x)-1))#

見せる ビット

#I = int_(ln2)^ 1 e ^ y(x + 1) dx#

#= - int_(ln2)^ 1(1+ x)(1 + y ') dx#

#= - int_(ln2)^ 1 1+ x dx - 色(赤)(int_(ln2)^ 1 y ' dx) - int_(ln2)^ 1 xy' dx#

#色(赤)(int_(ln2)^ 1 y ' dx)= ln(1 /(e ^(x)-1)) _(ln2)^ 1 = - ln(e-1)#

#implies I - ln(e-1)= - int_(ln2)^ 1 1+ x dx - int_(ln2)^ 1 xy ' dx#

  • #int_(ln2)^ 1 1+ x dx gt 0#

  • #int_(ln2)^ 1 xy ' dx gt 0#

#implies I lt ln(e-1)#

回答:

#f(x)= c - x - ln(1 - e ^(c - x))#

私はまだ不平等を証明することはできませんでしたが、私はもっと強い不平等を見つけました。

説明:

みましょう #g(x)= e ^(f(x))# そのため、連鎖ルールを使用して:

#g '(x)= f'(x)e ^(f(x))#

今注意してください。

#f(x)= ln(g(x))#, そう:

#f '(x)=(g'(x))/(g(x))#

元の方程式を代入すると、

#g(x)+(g '(x))/(g(x))+ 1 = 0#

そして定義により #g(x)> 0#:

#(dg)/ dx + g ^ 2(x)+ g(x)= 0#

これは分離可能です:

#(dg)/ dx = -g ^ 2-g#

#(dg)/(g(g + 1))= - dx#

#int(dg)/(g(g + 1))= -int dx#

部分分数を使用して最初のメンバーを分解する:

#1 /(g(g + 1))= 1 / g -1 /(g + 1)#

そう:

#int(dg)/ g-整数(dg)/(g + 1)= -int dx#

#ln g - ln(g + 1)= -x + c#

対数の性質を使う:

#ln(g /(g + 1))= - x + c#

#g /(g + 1)= e ^(c-x)#

今のために解決 #g#:

#g = e ^(c-x)(g + 1)#

#g(1-e ^(c-x))= e ^(c-x)#

そして最後に:

#g(x)= e ^(c-x)/(1-e ^(c-x))#

今:

#f(x)= ln(g(x))= ln(e ^(cx)/(1-e ^(cx)))= ln(e ^(cx))-ln(1-ce ^ -x) )#

#f(x)= c - x - ln(1 - e ^(c - x))#

決定できます #c# 条件から:

#lim_(x-> 0)f(x)= + oo#

として:

#lim_(x-> 0)c -x -ln(1-e ^(c-x))= c-ln(1-e ^ c)#

そうでない限り、これは有限です #c = 0#.

その後:

#f(x)= -x-ln(1-e ^ -x)#

今積分を考えます:

#int_(ln2)^ 1 e ^(f(x))(x + 1)dx = int_(ln2)^ 1 e ^ -x /(1-e ^ -x)(x + 1)dx#

として:

#d / dx(e ^ -x /(1-e ^ -x)(x + 1))= - (x * e ^ x + 1)/(e ^ x-1)^ 2#

積分区間では関数は厳密に減少しているので、その最大値 #M# のために起こる #x = ln2#:

#M (e ln 2 /(1 e ln 2))(ln 2 1) (1/2)/(1 1 / 2)(ln 2 1) (ln 2 1)#

その後:

#int_(ln2)^ 1 e ^(f(x))(x + 1)dx <= M(1-ln2)#

#int_(ln2)^ 1 e ^(f(x))(x + 1)dx <= 1-ln ^ 2 2#

回答:

これはもう一つです

説明:

#a)#

#e ^ f(x)+ f '(x)+ 1 = 0# #<=> ^(* e ^( - f(x))#

#1 + f '(x)e ^( - f(x))+ e ^( - f(x))= 0# #<=>#

#-f '(x)e ^( - f(x))= 1 + e ^( - f(x))# #<=>#

#(e ^( - f(x))) '= 1 + e ^( - f(x))# #<=>#

#(1 + e ^( - f(x))) '= 1 + e ^( - f(x))##<=> ^(x> 0)#

そうそこに #c##に##RR#, #1 + e ^( - f(x))= ce ^ x#

  • #lim_(xto0)e ^( - f(x))= _(xto0、y - > - oo)^( - f(x)= u)lim_(uto-oo)e ^ u = 0#

そして #lim_(xto0)( - e ^( - f(x))+ 1)= lim_(xto0)ce ^ x# #<=>#

#c = 1#

したがって、

#1 + e ^( - f(x))= e ^ x# #<=>#

#e ^( - f(x))= e ^ x-1# #<=>#

#-f(x)= ln(e ^ x-1)# #<=>#

#f(x)= - ln(e ^ x-1)# #色(白)(aa)#, #x> 0#

#b)#

#int_ln2 ^ 1(e ^ f(x)(x + 1))dx <##ln(e-1)#

#f(x)= - ln(e ^ x-1)#,#x> 0#

#f '(x)= - e ^ x /(e ^ x-1)#

#-f '(x)= e ^ x /(e ^ x-1)> =(x + 1)/(e ^ x-1)# ''なし#=#''

  • #int_ln2 ^ 1f '(x)dx> int_ln2 ^ 1(x + 1)/(e ^ x-1)dx# #<=>#

#int_ln2 ^ 1(x + 1)/(e ^ x-1)dx <## - f(x) _ ln2 ^ 1 = -f(1)+ f(0)= ln(e-1)#

しかし我々は持っています

#e ^ f(x)(x + 1)= e ^( - ln(e ^ x-1))(x + 1)=(x + 1)/(e ^ x-1)#

など 、 #int_ln2 ^ 1(x + 1)e ^ f(x)dx <##ln(e-1)#