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積分の問題なのですが。。。

f(x,y)=x^2-y^2/(x^2+y^2)^2とするとき、次を確かめよ。 (1) lim ∬ f(x,y)dxdy = 0 (n→∞, 1/n≦x≦1, 1/n≦y≦1) (2) ∬f(x,y) dxdy = ∞ (0<x≦1, 0≦y≦x)

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  • info22_
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回答No.1

>f(x,y)=x^2-y^2/(x^2+y^2)^2とするとき、 これは括弧をつけた次式が正しいでしょう。 正:f(x,y)=(x^2-y^2)/(x^2+y^2)^2 (1) I=lim[n→∞] ∬[D] f(x,y)dxdy, D={(x,y)|1/n≦x≦1, 1/n≦y≦1} =lim[n→∞] ∫[1/n,1] dy∫[1/n,1] (x^2-y^2)/(x^2+y^2)^2 dx =lim[n→∞] ∫[1/n,1] dy∫[1/n,1] {2x^2-(x^2+y^2)}/(x^2+y^2)^2 dx =lim[n→∞] ∫[1/n,1] dy [-x/(x^2+y^2)] [1/n,1] =lim[n→∞] ∫[1/n,1] [-1/(1+y^2)+n/(n^2y^2+1)] dy =lim[n→∞] [-tan^-1(y)+tan^-1(ny)] [1/n,1] =lim[n→∞] [tan^-1(1/n)+tan^-1(n)-(π/2)] 公式:tan^-1(A)+tan^-1(1/A)=π/2 より =lim[n→∞] [(π/2)-(π/2)] =lim[n→∞] 0 = 0 (2) I=∬[D] f(x,y) dxdy, D={(x,y)|0<x≦1, 0≦y≦x} =lim[n→∞] ∫[1/n,1] dx∫[1/n,x] (x^2-y^2)/(x^2+y^2)^2 dy =lim[n→∞] ∫[1/n,1] dx∫[1/n,x] {-2y^2+(x^2+y^2)}/(x^2+y^2)^2 dy =lim[n→∞] ∫[1/n,1] dx [y/(x^2+y^2)] [1/n,x] =lim[n→∞] ∫[1/n,1] [1/(2x)-n/(n^2x^2+1)] dx =lim[n→∞] [(ln|x|)/2 -tan^-1(nx)] [1/n,1] =lim[n→∞] [(ln(n))/2 -tan^-1(n) +(π/4)] ={lim[n→∞] (ln(n))/2} -(π/2) +(π/4) = ∞ (発散)

dl98
質問者

お礼

ありがとうございます!! 本当に助かりました!!