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cómo integrar la $\int\underbrace{x^{x^{\cdot^{\cdot^x}}}}_ndx$

cómo integrar

$$\int\underbrace{x^{x^{\cdot^{\cdot^x}}}}_ndx$$ $\color{red}{\text{o cómo calcular esta integral cuando su acotada}}$
$$\color{red}{\int_0^1\underbrace{x^{x^{\cdot^{\cdot^x}}}}_ndx}$$

Gracias de antemano.

$\color{green }{\text{my attempt}}$ : su fácil de integrar $\int x^xdx$ $$\int{x^xdx} = \int{e^{\log x^x}dx} = \int{\sum_{k=1}^{\infty}\frac{x^k\log^k x}{k!}}dx= \sum_{k=0}^\infty \frac{1}{k!}\int x^k(\log x)^k\,dx \Rightarrow$$ substitute ${u = -\log x}$ then $$ \int x^xdx=\sum_{k=0}^\infty \frac{(-1)^k}{k!}\int e^{u(k+1)}u^k\,du=\sum_{k=0}^\infty \frac{(-1)^k}{k!}\frac{1}{(k+1)^k}\int e^{u(k+1)}[(k+1)u]^k\,du.$$ Ii sustituto $t = (k+1)u$ y $$\sum_{k=0}^\infty \frac{(-1)^k}{k!}\frac{1}{(k+1)^k}\int e^tt^k\,dt $$ if i put bound for this integral we have $$\int _0^1x^xdx=\sum_{k=0}^\infty \frac{(-1)^k}{k!}\frac{1}{(k+1)^k}\int_0^{\infty} e^tt^k\,dt =\sum_{k=0}^\infty \frac{(-1)^k}{(k+1)!}\frac{1}{(k+1)^k}\Gamma(k+1)=\sum_{k=0}^\infty \frac{(-1)^k}{(k+1)^{k+1}} = \sum_{n=1}^\infty \frac{(-1)^{n-1}}{n^n}$$

$$\int_0^1\underbrace{x^{x^{\cdot^{\cdot^{x}}}}}_ndx=\int_0^1e^{\log\underbrace{x^{x^{\cdot^{\cdot^{x}}}}}_n}dx=\sum_{k=0}^\infty\frac{1}{k!}\int_0^1\biggl(\underbrace{x^{x^{\cdot^{\cdot^{x}}}}}_{n-1}\biggr)^k(\log x)^k~dx$$

9voto

Jorrit Reedijk Puntos 129

Si reemplaza $x$$x+1$, entonces usted tiene $ \int (x+1)^{(x+1)^{...^{(x+1)}}} dx $ y el exponencial de la torre cuenta con un interesante poder de la serie, cuyos coeficientes en el líder en términos de llegar a ser constante a pesar del incremento en la altura de la $h$ ($n$ en su fórmula) . A continuación, puede integrar termwise para tener un poder de la serie de la integral.
Por ejemplo, la torre de la iteración altura $h=6$ tiene el poder de la serie $$ 1 + x + x^2 + 3/2 \cdot x^3 + 7/3 \cdot x^4 + 4 \cdot x^5 + 283/40 \cdot x^6 + 4321/360 \cdot x^7 + O(x^8)$$ donde el primer término hasta $4 \cdot x^5$ permanece constante para todas las iteraciones/exponencial de las torres. (No sé el intervalo de convergencia en el momento, tal vez es $ \small \eta-1 \approx 0.4446... $ donde $ \small \eta = \exp(\exp(-1))$ debido a que el intervalo de convergencia de la exponencial de la torre infinita de altura).

El termwise integración da $$ x + 1/2 \cdot x^2 + 1/3 \cdot x^3 + 3/8 \cdot x^4 + 7/15 \cdot x^5 + 2/3 \cdot x^6 + 283/280 \cdot x^7 + O(x^8) $$ para la integral indefinida de la altura de la $h=6$ exponencial de la torre.

Puedo obtener, mediante Pari/GP por la "explicite" integración y sustitución de $x+1$$x$)

intnum(x=-1,0,(1+x)^(1+x)^(1+x)^(1+x)^(1+x)^(1+x))
%379 = 0.710658941398

cual debe ser el valor correcto wrt para el truncamiento a la muestra dígitos. El uso de la energía de la serie da el valor de $ 0.710452400137$ que es inexacta desde el cuarto dígito (a pesar de que también se aplica de Euler-suma de los diferentes términos con los que se alternan los signos), de modo que la potencia de la serie debe ser, en principio, utilizable también para la mayor exponencial de las torres para los pequeños de la integración de los límites y una mayor mejora de la suma del procedimiento.

Por desgracia, no hay un reemplazo de la $x \to (x+1)$ dentro de la integral, y no sé si esto es legítimo (soy casi analfabeto con la integración)

6voto

doraemonpaul Puntos 8603

MathWorld ya ha hecho por este.

Por favor, véase la fórmula (10) en http://mathworld.wolfram.com/PowerTower.html.

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