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悠闲数学娱乐论坛(第2版)
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» 拉普拉斯变换的问题
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发表于 2015-12-30 13:45
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拉普拉斯变换的问题
我看了拉氏变换表,发现没有$\ln x$的拉氏变换。
我想不出来,去问网友。
网友说是这个:$$-\frac{\gamma +\ln t}{t}$$
不知为何,请各位解释一下。
(\gamma 是欧拉常数)
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发表于 2016-1-4 17:32
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血狼王
早年研究过类似的问题,当时是求$\Gamma'(1)$的值
\[\int_0^{+\infty}e^{-xt}\ln(x)dx\]
\[=\frac{1}{t}\int_0^{+\infty}e^{-xt}[\ln(xt)-\ln(t)]d(xt)\]
\[=\frac{1}{t}[\ln(t)+\int_0^{+\infty}e^{-s}\ln(s)ds]\]
其中
\[\int_0^{+\infty}e^{-s}\ln(s)ds=-e^{-s}\ln(s)|^{+\infty}_0+\int_0^{+\infty}\frac{e^{-s}}{s}ds\]
另一方面有
\[\gamma=\lim_{n\to\infty}(\sum_{i=1}^n\frac{1}{i}-\ln(n))=\lim_{n\to\infty}(\int_0^1\sum_{i=1}^nx^{i-1}dx-\int_1^n\frac{1}{x}dx)\]
\[=\lim_{n\to\infty}(\int_0^1\frac{1-x^n}{1-x}dx-\int_1^n\frac{1}{x}dx)\]
代换$y=n(1-x)$得
\[=\lim_{n\to\infty}(\int^n_0[1-(1-\frac{y}{n})^n]\frac{dy}{y}-\int_1^n\frac{1}{x}dx)\]
\[=\lim_{n\to\infty}(\int^1_0[1-(1-\frac{x}{n})^n]\frac{dx}{x}-\int_1^n(1-\frac{x}{n})^n\frac{dx}{x})\]
\[=\lim_{n\to\infty}(\int_0^1\frac{dx}{x}-\int_0^n(1-\frac{x}{n})^n\frac{dx}{x})\]
\[=\int_0^1\frac{dx}{x}-\int_0^{+\infty}\frac{e^{-x}}{x}dx\]
而后有
\[\int_0^{+\infty}e^{-x}\ln(x)dx=-e^{-x}\ln(x)|^{+\infty}_0+\int_0^1\frac{dx}{x}-\gamma\]
\[=-e^{-x}\ln(x)|^{+\infty}_0+\ln(x)|^1_0-\gamma\]
\[=\ln(x)(1-e^{-x})|^1_0-e^{-x}\ln(x)|^{+\infty}_1-\gamma=-\gamma\]
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青青子衿
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发表于 2018-7-29 19:20
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本帖最后由 青青子衿 于 2018-7-31 15:05 编辑
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血狼王
我看了拉氏变换表,发现没有$\ln x$的拉氏变换。
我想不出来,去问网友。
血狼王 发表于 2015-12-30 13:45
你可以看看这本,这本上面的拉普拉斯变换表很全
Table of integrals, series, and products-Academic Press.pdf
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血狼王
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发表于 2018-9-25 17:26
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青青子衿
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