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大二生之梦

好玩的数学 394

前言:

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作者 | 蒋迅这个名字听起来有点吓人。那一定是一个非常难的数学题吧?其实它是约翰·伯努力早在1697年就解决了的两个积分公式:“大二生之梦”(sophomore's dream)这个名字源于“大一生之梦”(freshman's dream)。大一生之梦是一个不成立的公式,而“大二生之梦”则是成立的,不过其证明并不容易。让我们把证明的思路描述一下。因为这两个公式的证明是类似的,我们只用第二个公式来说明。第一步,我们将被积函数改为以为底的指数函数并做级数展开:第二步,将积分以级数展开:第三步,做变量替换 计算每一项积分:最后一步用到了伽玛函数的欧拉积分恒等式。将这三步和在一起,我们就得到了第二个“大二生之梦”。需要指出的是,伯努力当时还不知道有欧拉积分恒等式。所以他的证明是不一样。关键的不同点在第三步上,他是通过反复分部积分来计算的。大二生之梦/StackExchange “大二生之梦”是两个常数,它们的值分别为1.291285997...和0.7834305107...。我们可以定义一个函数那么就是我们的两个“大二生之梦”。作为函数,它们有许多有意思的性质。菲涅耳积分/维基百科顺便再看一对类似的函数:菲涅耳积分(Fresnel integral):菲以涅耳积分以法国物理学家,波动光学理论的主要创建者之一奥古斯丁-尚·菲涅耳(Augustin-Jean Fresnel,1788-1827)命名的。它们是菲以涅耳在研究衍射现象时提出的。有了大一生和大二生之梦后,是不是还会有大三生和大四生之梦呢?参考文献J. Jacquelin, Sophomore’s Dream Functions., Sophomore's dream,

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