e的x次方积分从负无穷到正无穷等于多少
来源 :华课网校 2024-07-30 06:28:20
中e的x次方函数是数学中非常重要的函数之一,它在许多领域都有广泛的应用。其中一个重要的性质就是其积分从负无穷到正无穷的值等于2.71828...,也就是e的值。
首先,我们可以将e的x次方函数写成幂级数的形式:
e^x = 1 + x + (x^2 / 2!) + (x^3 / 3!) + (x^4 / 4!) + ...
这个级数在x取任意实数值时都是收敛的。因此,我们可以对其进行积分,得到:
∫(e^x)dx = ∫[1 + x + (x^2 / 2!) + (x^3 / 3!) + (x^4 / 4!) + ...]dx
= [x + (x^2 / 2) + (x^3 / 3!) + (x^4 / 4!) + ...] + C
其中C是积分常数。由于这个级数在x取任意实数值时都是收敛的,因此我们可以将其作为一个函数f(x)来考虑,即:
f(x) = e^x
因此,原来的积分可以表示为:
∫(e^x)dx = [f(x)] + C = e^x + C
接下来,我们需要对这个积分进行从负无穷到正无穷的求值。由于e^x是一个偶函数,即满足e^(-x) = e^x,因此我们可以将积分改写为:
∫(e^x)dx = ∫[e^x + e^(-x)] / 2 dx
接着,我们将分子中的e^x和e^(-x)分别进行积分,得到:
∫(e^x)dx = ∫(e^x / 2)dx + ∫(e^(-x) / 2)dx
= (1 / 2) ∫e^x dx + (1 / 2) ∫e^(-x) dx
= (1 / 2) [e^x - e^(-x)] + C
当x趋近于正无穷时,e^(-x)趋近于0,因此:
∫(e^x)dx = (1 / 2) [e^x - 0] + C
当x趋近于负无穷时,e^x趋近于0,因此:
∫(e^x)dx = (1 / 2) [0 - e^(-x)] + C
综上所述,e的x次方积分从负无穷到正无穷的值为:
∫(e^x)dx (从负无穷到正无穷) = (1 / 2) [e^x - e^(-x)] (从0到正无穷)
= (1 / 2) [e^x - 0] - (1 / 2) [0 - e^(-x)] (从负无穷到0)
= (1 / 2) [e^x + e^(-x)]
= e^(0) = 1
因此,e的x次方积分从负无穷到正无穷的值等于1。
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