積分問題109番

積分問題
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[mathjax]

 

 

問題

 

$\displaystyle\int_{0}^{\infty} x^2 e^{-ax^2}dx$

 

 

 

 

解答

 

$\displaystyle\int_{0}^{\infty} x^2 e^{-ax^2}dx$

 

$=\displaystyle\int_{0}^{\infty} x  (xe^{-ax^2}) dx$

※ここがポイント!

 

$=\left[x\left(-\displaystyle\frac{1}{2a}e^{-ax^2}\right)\right]_{0}^{\infty}+\displaystyle\int_{0}^{\infty} \displaystyle\frac{1}{2a}e^{-ax^2} dx$

※部分積分

 

$=\displaystyle\frac{1}{2a}\displaystyle\int_{0}^{\infty} e^{-ax^2} dx$

 

$=\displaystyle\frac{1}{2a}\displaystyle\frac{1}{2}\sqrt{\displaystyle\frac{\pi}{a}}$

 

$=\displaystyle\frac{\sqrt{\pi}}{4\sqrt{a^3}}$

 

 

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