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一道反常积分的习题

作者 Edstrayer
来源: 小木虫 1350 27 举报帖子
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题目:试计算下面的反常积分:

[latex]\int_0^{+\infty}\frac{(\ln x)^2}{1+x^2}dx=?[/latex]


并由此推出下面的无穷级数恒等式:

[latex]\sum\limits_{n=0}^{+\infty}(-1)^n\frac{1}{(2n+1)^3}=\frac{\pi^3}{32}[/latex]

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  • 精华评论
  • RebelYoung

    用含参变量积分行不行?一个思路

  • Mr__Right

    楼主,你那个无穷级数的结果可以推广到更一般的形式,是否能证明?

    [latex]\sum_{n=0}^\infty\frac{(-1)^n}{(2n+1)^{2m+1}}=\frac{(-1)^m E_{2m}\pi^{2m+1}}{4^{m+1}(2m)!},m\in\mathbb{N}[/latex]


    [latex]E_{2m}[/latex]是一个整数数列(欧拉数列)中的项,详细定义参考维基:
    https://en.wikipedia.org/wiki/Euler_number

  • Edstrayer

    引用回帖:
    10楼: Originally posted by Mr__Right at 2016-05-04 12:51:33
    楼主,你那个无穷级数的结果可以推广到更一般的形式,是否能证明?

    \sum_{n=0}^{\infty}\dfrac{(-1)^n}{(2n+1)^{2m+1}}=\frac{E_{2m}}{2\cdot(2m)!}\left(\frac{\pi}{2}\right)^{2m+1},m\in\mathbb{N}

    E_{2 ...

    你这个推广对m=1就不成立,更别说一般的m了!
    m=1时,你的级数等式为:

    [latex]\sum\limits_{n=0}^{+\infty}\frac{(-1)^n}{(2n+1)^3}=\frac{-1}{2\times 2!}\left(\frac{\pi}{2}\right)^3[/latex]


    这里Euler数[latex]E_{2}=-1[/latex]
    而我的级数等式为

    [latex]\sum\limits_{n=0}^{+\infty}\frac{(-1)^n}{(2n+1)^3}=\frac{\pi^3}{32}[/latex]


    两者差一个符号

  • Mr__Right

    引用回帖:
    11楼: Originally posted by Edstrayer at 2016-05-04 13:39:17
    你这个推广对m=1就不成立,更别说一般的m了!
    m=1时,你的级数等式为:
    \sum\limits_{n=0}^{+\infty}\frac{(-1)^n}{(2n+1)^3}=\frac{-1}{2\times 2!}\left(\frac{\pi}{2}\right)^3
    这里Euler数E_{2}=-1
    而 ...

    我修正了。你再看看

  • Edstrayer

    引用回帖:
    12楼: Originally posted by Mr__Right at 2016-05-04 13:55:10
    我修正了。你再看看...

    看了,恒等式对m=0,m=1直接验证可知成立,对于m>1如何验证冷在思考中

  • Edstrayer

    引用回帖:
    10楼: Originally posted by Mr__Right at 2016-05-04 12:51:33
    楼主,你那个无穷级数的结果可以推广到更一般的形式,是否能证明?

    \sum_{n=0}^\infty\frac{(-1)^n}{(2n+1)^{2m+1}}=\frac{(-1)^m E_{2m}\pi^{2m+1}}{4^{m+1}(2m)!},m\in\mathbb{N}


    E_{2m}是一个整数数列 ...

    你这个推广是错的,
    m=0,m=1可以验证是正确的
    但是m=2时结果就不对

  • Mr__Right

    引用回帖:
    14楼: Originally posted by Edstrayer at 2016-05-07 19:00:51
    你这个推广是错的,
    m=0,m=1可以验证是正确的
    但是m=2时结果就不对...

    是你验证错了,左边和右边此时都是 [latex]\dfrac{5\pi^5}{1536}[/latex]

  • xujj2112

    还是不明白 化成了级数形式,该如何求那个级数的和

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