分段连续函数参与的积分计算步骤验证及后续求解问询
分段连续函数参与的积分计算步骤验证及后续求解问询
各位好,我现在碰到这么一个积分计算的问题,想请大家帮忙看看:
我需要计算这个积分,得到关于$x$的显式表达式:
$$\int_{x-1}^{x+1} f(y)e{\frac{1}{(x-y)2-1}} ,dy$$
这里的$f(y)$是个分段连续函数,具体定义是:
$$f(y)=\begin{cases}
1, & y\geq0 \
0, & y<0
\end{cases}$$
我自己先尝试做了变量替换和拆分积分,步骤如下,想先确认这些操作是不是都有效:
- 首先做变量替换$u=x-y$,积分上下限跟着变化,原积分转化成了:
$$\int_{-1}^{1} f(x-u)e{\frac{1}{u2-1}} ,du$$ - 接着我把这个积分拆成了两个区间的和:
$$\int_{-1}^{x} f(x-u)e{\frac{1}{u2-1}} ,du + \int_{x}^{1} f(x-u)e{\frac{1}{u2-1}} ,du$$ - 然后我考虑$f$的定义:当$u>x$时,$x-u<0$,所以$f(x-u)=0$,那第二部分积分就等于0了,所以原式简化成:
$$\int_{-1}^{x} f(x-u)e{\frac{1}{u2-1}} ,du$$ - 再看这个积分的区间$u\in[-1,x]$,此时$x-u\geq0$,所以$f(x-u)=1$,积分就进一步变成了:
$$\int_{-1}{x}e{\frac{1}{u^2-1}} ,du$$
现在想请教大家,我上面这些推导步骤是正确的吗?另外,我知道$\int_{-\infty}^{\infty} e{\frac{1}{u2-1}} ,du=1$,从当前这个积分式子,该怎么继续得到关于$x$的显式函数呢?
备注:内容来源于stack exchange,提问作者Mathlover
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