Formelsammlung Mathematik: Bestimmte Integrale: Form R(x,sin)

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0.1 Bearbeiten
 
Beweis

  ist nach Substitution   gleich  .

0.2 Bearbeiten
 
Beweis

  ist eine Stammfunktion von  .

  ist damit nach partieller Integration

 

Verwende nun die Fourierreihenentwicklung  ,

dann ist  

 

und  

 .

Also ist  .

0.3 Bearbeiten
 
Beweis

 

 

0.4 Bearbeiten
 
Beweis

 

 
Nach der Fourierreihenentwicklung   ist

 

 .

Also ist  .

0.5 Bearbeiten
 
Beweis (Formel nach Ramanujan)

Es sei  .

Substituiert man  , so ist

 .

Setzt man  , so ist   auf   meromorph.  
Die einzige Polstelle liegt bei   und dort ist  .

Setzt man  , so ist  .

Für jede Folge   mit   geht   gegen null.

Daher verschwinden   und   für  .

Und nachdem   ungerade ist, ist  .

  ist demnach  .

Daraus ergibt sich das gesuchte Integral:

 

0.6 Bearbeiten
 
ohne Beweis


1.1 Bearbeiten
 
ohne Beweis


1.2 Bearbeiten
 
ohne Beweis


1.3 Bearbeiten
 
ohne Beweis


1.4 Bearbeiten
 
1. Beweis

Betrachte die Formel   für  .

Lässt man   gehen, so erhält man  .

Also ist  .

2. Beweis

Nach der Formel von Lobatschewski ist  .

Substituiert man  , so erhält man die behauptete Formel.

1.5 Bearbeiten
 
ohne Beweis


1.6 Bearbeiten
 
Beweis

Siehe Berechnung von  

1.7 Bearbeiten
 
Beweis

 

ist nach der Formel  , gleich

 .

1.8 Bearbeiten
 
ohne Beweis


1.9 Bearbeiten
 
ohne Beweis


1.10 Bearbeiten
 
Beweis

Aus der Fourierreihe   ergibt sich

 

 

 .

1.11 Bearbeiten
 
ohne Beweis


1.12 Bearbeiten
 
Beweis

Die Funktion   ist  -periodisch. Daher gilt nach der Formel von Lobatschewski

 .

Und das ist unter Verwendung der Legendreschen Verdopplungsformel gleich  .

1.13 Bearbeiten
     oder für   gilt  .
1. Beweis (Selbst-Faltung der sinc-Funktion)

 

 

 

 

2. Beweis

Die Fouriertransformierte von   ist die Rechtecksfunktion.

 

 

In der Faltungsformel   setze  :

 .

Für ein   stimmt dies mit   überein.

Also ist   oder  .

2.1 Bearbeiten
 
Beweis

Aus der Formel   folgt

 .

2.2 Bearbeiten
 
ohne Beweis


2.3 Bearbeiten
 
Beweis

 

 

 

 

Differenziert man die Formel

 

 -mal nach   und setzt anschließend  , so ist

 .

Also ist  .

2.4 Bearbeiten
 
Beweis

 

 

 

 

 

Differenziert man die Formel

 

 -mal nach   und setzt anschließend  , so ist

 .

Also ist  .

2.5 Bearbeiten
 
ohne Beweis


2.6 Bearbeiten
 
Beweis

 

 

 

 

 

 

 

2.7 Bearbeiten
 
Beweis

Aus der Fourierreihe   ergibt sich

 .

Also ist  ,

wobei das Frullanische Integral   nicht von   abhängt.

Und die Reihe   konvergiert gegen  .

2.8 Bearbeiten
 
  ist hierbei die Kurve, die gradlinig von   über   nach   läuft.
Beweis (Formel nach Sommerfeld)
 

  ist auf ganz   holomorph.

 

 .

Das erste Integral ist  

und das zweite Integral ist wegen  

gleich  .

Also ist  ,

was nach der Schläfli Formel gerade eine Darstellung der Besselfunktion   ist.

3.1 Bearbeiten
 
ohne Beweis


n.1 Bearbeiten
      und      
ohne Beweis