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Estos cálculos son correctos? Acerca de $\int\frac{e^{-x}}{x}dx$

Estaba tratando de calcular $$\int_{0}^{\infty}e^{-x}\ln x dx=-\gamma$$ y me encontré con esta pregunta:

Quiero analizar $$\int\frac{e^{-x}}{x}dx$$

Con $u=\displaystyle\frac{1}{x} \Rightarrow du = \displaystyle\frac{-1}{x^{2}} dx $, e $dv=e^{-x} \Rightarrow v=-e^{-x}$

Entonces

$$\int\frac{e^{-x}}{x}dx = \displaystyle\frac{1}{x}\cdot-e^{-x}-\int-e^{-x}\cdot\displaystyle\frac{-1}{x^{2}} dx = -\displaystyle\frac{e^{-x}}{x}-\int \displaystyle\frac{e^{-x}}{x^{2}} dx$$

La integración de la misma forma, se obtiene:

$$\int\frac{e^{-x}}{x}dx = -\displaystyle\frac{e^{-x}}{x} + \displaystyle\frac{e^{-x}}{x^{2}} + 2\int\frac{e^{-x}}{x^{3}}dx$$

Son estos cálculos son correctos?, y más es válido decir :

$$\int\frac{e^{-x}}{x}dx = \displaystyle\sum\limits_{n=0}^\infty (-1)^{n+1}n!\frac{e^{-x}}{x^{n+1}}\ ?$$

$\bf{EDIT}$: Esta serie me ayuda a calcular ? : $$\int_{0}^{\infty}e^{-x}\ln xdx=-\gamma$$ No sé cómo activar esta serie en algo armónico. Si no, es esta la manera de calcular que este integral converge a $-\gamma$, lo que es la forma ?

Gracias

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user3035 Puntos 91

La serie difiere, pero converge asintóticamente a su integral: si suma los primeros$n$ términos, la proporción del error con el$n$ th término va a cero cuando$x$ va al infinito

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Felix Marin Puntos 32763

$\newcommand{\ángulos}[1]{\left\langle #1 \right\rangle}% \newcommand{\llaves}[1]{\left\lbrace #1 \right\rbrace}% \newcommand{\bracks}[1]{\left\lbrack #1 \right\rbrack}% \newcommand{\dd}{{\rm d}}% \newcommand{\ds}[1]{\displaystyle{#1}}% \newcommand{\equalby}[1]{{#1 \cima {= \cima \vphantom{\enorme}}}}% \newcommand{\expo}[1]{{\rm e}^{#1}}% \newcommand{\ic}{{\rm i}}% \newcommand{\imp}{\Longrightarrow}% \newcommand{\pars}[1]{\left( #1 \right)}% \newcommand{\pp}{{\cal P}}% \newcommand{\sgn}{{\rm sgn}}% \newcommand{\ul}[1]{\underline{#1}}% \newcommand{\verts}[1]{\left\vert #1 \right\vert}$

$$ \int_{0}^{\infty}x^{\mu}\,\expo{-x}\,\dd x = \Gamma\pars{\mu + 1} $$ Tomamos la derivada respecto a $\mu$: $$ \int_{0}^{\infty}x^{\mu}\ln\pars{x}\,\expo{-x}\,\dd x = \Gamma\,'\pars{\mu + 1} = \Psi\pars{\mu + 1}\Gamma\pars{\mu + 1} $$ Tomamos el límite de $\mu \to 0^{+}$: $$ \color{#0000ff}{\Large\int_{0}^{\infty}\ln\pars{x}\expo{-x}\,\dd x} = \overbrace{\ \Psi\pars{1}\ }^{\ds{-\gamma}} \quad \overbrace{\ \Gamma\pars{1}\ }^{\ds{1}} = \color{#0000ff}{\Large -\,\gamma} $$

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