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Integración por partes - integral rara

He estado intentando calcular cómo un autor de un libro obtiene RHS de LHS. Afirma que hace una integración por partes. Dice que cuando $x \rightarrow \pm~\infty$ función $f(x) \rightarrow 0$ . $f(x)^*$ es conjugado de $f(x)$ pero no creo que juegue un papel importante aquí.

$$ \int\limits_{-\infty}^{\infty} \left( \frac{d\,f(x)}{dx} {f(x)}^* - \frac{d\,{f(x)}^*}{dx} f(x) \right) dx = 2 \int\limits_{-\infty}^{\infty} \frac{d\, f(x)}{dx} f(x)^* \, dx $$

Lo he intentado y lo único que he conseguido ha sido 1º escribir integrales separadas para la diferencia entre paréntesis y 2º intentar calcular la última integral por partes:

$$ \int\limits_{-\infty}^{\infty} \left( \frac{d\,f(x)}{dx} {f(x)}^* - \frac{d\,{f(x)}^*}{dx} f(x) \right) dx = \int\limits_{-\infty}^{\infty} \frac{d\,f(x)}{dx} {f(x)}^* \, dx - \underbrace{\int\limits_{-\infty}^{\infty} \frac{d\,{f(x)}^*}{dx} f(x) \, dx}_{\text{by parts}} = \dots $$


$$ \int\limits_{-\infty}^{\infty} \underbrace{f(x)}_{u} \,\underbrace{\frac{d\,{f(x)}^*}{dx} \, dx}_{dv} = \underbrace{u\cdot v\Bigg|^{\infty}_{-\infty} - \int\limits_{-\infty}^{\infty} v\, du}_{\text{i used standard by parts formula}} = \underbrace{f(x)\cdot \frac{d\, f(x)^*}{dx} \Bigg|^{\infty}_{-\infty}}_{=0 ~ ???} - \int\limits_{-\infty}^{\infty} \frac{d \, f(x)^*}{dx} \, d f(x) $$

Esto se pone raro especialmente la última parte ( quiero decir $df(x)$ ). No estoy seguro de si he calculado $v$ y $du$ corectamente... Alguien podría arreglarme estoy seguro de que hice algo completamente equivocado.

3voto

Gina Puntos 1

Está todo bien, excepto el último término (probablemente hayas colocado mal el asterisco). Recuerde que $v\, du = v(x)\, u'(x)\, dx$ . Así $$\int\limits_{-\infty}^{\infty} v\, du = \int\limits_{-\infty}^{\infty} f^*(x)\, \frac{df(x)}{dx}\ dx$$ que es exactamente lo que quieres.

1voto

valtron Puntos 432

Olvidaste cambiar el $dv$ a $v$ en el último paso.

$$ \int\limits_{-\infty}^{\infty} \underbrace{f(x)}_{u} \,\underbrace{\frac{d\,{f(x)}^*}{dx} \, dx}_{dv} = 0-\int\limits_{-\infty}^{\infty} \underbrace{\frac{d\,f(x)}{dx}dx}_{du} \,\underbrace{{f(x)}^*}_{v} $$

Aparte de eso, sólo tienes que utilizar esta identidad (notacional): $d\,f(x)=\frac{d\,f(x)}{dx}dx$

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