Cómo calcular [matemáticas] \ int_ {0} ^ {1} (1-e ^ {-x ^ 2}) dx [/ matemáticas]

El integral no puede expresarse en términos de funciones elementales.

¡Pero esto es lo que podemos hacer!

[matemáticas] I = \ int_ {0} ^ {1} (1-e ^ {- x ^ 2}) dx [/ matemáticas]

[matemáticas] I = \ int_ {0} ^ {1} dx – \ int_ {0} ^ {1} e ^ {- x ^ 2} dx [/ matemáticas]

[matemáticas] I = 1 -J [/ matemáticas]

Entonces,

[matemáticas] J = \ int_ {0} ^ {1} e ^ {- x ^ 2} dx [/ matemáticas]

Recordemos, la función exponencial se puede expresar como una suma infinita,

[matemáticas] e ^ x = \ sum_ {n = 0} ^ {\ infty} \ dfrac {x ^ n} {n!} [/ matemáticas]

En este punto, conecte [math] x [/ math] como [math] -x ^ 2 [/ math] en la expansión de la serie,

[matemáticas] J = \ sum_ {n = 0} ^ {\ infty} \ int_ {0} ^ {1} \ dfrac {(-1) ^ nx ^ {2n}} {n!} dx [/ math]

Integrando como una integral indefinida,

[matemáticas] J = \ sum_ {n = 0} ^ {\ infty} \ dfrac {(-1) ^ nx ^ {2n + 1}} {(2n + 1) n!} [/ matemáticas]

Al evaluar los límites, observe que lo que obtenemos es una serie alterna [math] \ sum_ {n = 0} ^ {\ infty} \ frac {(-1) ^ n} {(2n + 1) n!} [/ Math ] solo necesitamos calcular los primeros términos hasta que los términos se vuelvan lo suficientemente pequeños como para que su efecto en la suma sea insignificante.

[matemáticas] J = 1- \ frac 13+ \ frac 1 {10} – \ frac 1 {42} = 0.74 [/ matemáticas] (aproximadamente)

Finalmente,

[matemáticas] I = \ en caja {1–0.74 = 0.26} [/ matemáticas] (aproximadamente)

Responder

[matemáticas] 1- \ sqrt {\ frac {\ pi} {4} (1-e ^ {- 1})} [/ matemáticas]

[matemáticas] Vivek [/ matemáticas]