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微分積分についての問題がわからないので、解答を教えて欲しいです。答えだけでなく過程も知りたいです。問題は以下通りです。
∬sin n(x+y) dxdy
(D: x+y<=pi, x>=0, y>=0)
自分で解いてみたら、以下のようになりました。
x+y =uとおき、… = 2n pi

A 回答 (1件)

n>0 とする。



1.
変数変換したら、2変数なので、たとえば
 u=x+y, v=x
のように変換します。 すると、
 x+y=π → u=πの縦線。
 x=0 → v=0 つまり、u軸。
 y=0 → u=x+0=v つまり、v=uの直線。
これらの線で囲まれた3角形の領域になる。

また
 x=u-v, y=v
なのでヤコビアンは
 J=|1 -1|=1
   |0 1|

すると
 ∬sin n(x+y) dxdy
 =∬sin nu |J| dudv
 =∫[u=0,π]∫[v=0,u] sin nu dudv
 =∫[u=0,π]u sin nu du
 =[u (-cos nu)/n][π,0]-∫[u=0,π] (-cos nu)/n du
 =(-πcos nπ+0)/n+(1/n)[(sin nu)/n][π,0]
 =(-πcos nπ)/n+0
 =-(-1)ⁿπ/n


2.
それよりも、素直にxyの3角形の領域を積分すればよい。
 ∫[x=0,π] ∫[y=0,π-x] sin n(x+y)dxdy
 =∫[x=0,π] (1/n)[-cos n(x+y)][π-x,0] dx
 =(1/n)∫[x=0,π] (-cos nπ+cos nx) dx
 =(1/n) { -πcos nπ+(1/n)[sin nx][π,0] }
 =(1/n) { -πcos nπ+0 }
 =-(-1)ⁿπ/n
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