総和・総乗・積分の順序・区間反転公式

総和・総乗・積分の順序・区間反転公式
総和・総乗・積分について以下の順序・区間の反転が成り立つ。

順序反転

(1)総和の順序反転

k=abf(k)=k=abf(a+bk)

(2)総乗の順序反転

k=abf(k)=k=abf(a+bk)

(3)積分の順序反転(キング・プロパティ)

abf(x)dx=abf(a+bx)dx
区間反転

(4)総和の区間反転

k=abf(k)=k=baf(k+a+b)

(5)総乗の区間反転

k=abf(k)=k=baf(k+a+b)

(6)積分の区間反転

abf(x)dx=baf(a+bx)dx
順序区間反転

(7)総和の順序区間反転

k=abf(k)=k=baf(k)

(8)総乗の順序区間反転

k=abf(k)=k=baf(k)

(9)積分の順序区間反転

abf(x)dx=baf(x)dx

(1)

順序反転により、
k=abf(k)=12(k=abf(k)+k=abf(k))=12(k=abf(k)+k=abf(a+bk))=k=abf(k)+f(a+bk)2 とできる。
同様に
k=abf(k)=k=abf(k)f(a+bk) abf(x)dx=abf(x)+f(a+bx)2dx も成り立つ。

(2)

a+b2を軸として関数f(x)x=a+b2を軸として、偶関数fe(x)と奇関数fo(x)の和f(x)=fe(x)+fo(x)で表されるとする。
このとき、x=a+b2を軸として、fe(x)は偶関数なので、
fe(a+b2x)=fe(a+b2+x) となり、x=a+b2を軸として、fo(x)は奇関数なので、
fo(a+b2x)=fo(a+b2+x) となる。
これより、積分の順序反転を使うと、
abf(x)dx=abf(x)+f(a+bx)2dx=abf(a+b2(a+b2x))+f(a+b2+(a+b2x))2dx=abfe(a+b2(a+b2x))+fo(a+b2(a+b2x))+fe(a+b2+(a+b2x))+fo(a+b2+(a+b2x))2dx=abfe(a+b2(a+b2x))+fo(a+b2(a+b2x))+fe(a+b2(a+b2x))fo(a+b2(a+b2x))2dx=abfe(a+b2(a+b2x))dx=abfe(x)dx となり、積分区間の中心を軸として、偶関数のみが残る。

(1)

k=abf(k)=f(a)+f(a+1)++f(b1)+f(b)=f(b)+f(b1)++f(a+1)+f(a)=k=0baf(bk)=k=abf(b(ka))(kka)=k=abf(a+bk)

(2)

(1)より、
k=abf(k)=k=abexpLogf(k)=exp(k=abLogf(k))=exp(k=abLogf(a+bk))=k=abexp(Logf(a+bk))=k=abf(a+bk)

(3)

abf(x)dx=ba0f(bx)dx(xbx)=0baf(bx)dx=abf(a+bx)dx

(4)

kj+a+bとすればk:abのときj:baとなるので、
k=abf(k)=j=baf(j+a+b)=k=baf(k+a+b) となり与式は成り立つ。

(5)

(4)より、
k=abf(k)=k=abexpLogf(k)=expk=abLogf(k)=expk=baLogf(k+a+b)=k=baexpLogf(k+a+b)=k=baf(k+a+b)

(6)

x=a+byとおけばx:abのときy:baとなるので、
abf(x)dx=baf(a+by)dy となるので与式は成り立つ。

(7)

k=abf(k)=f(a)+f(a+1)++f(b)=f(b)+f(b1)++f(b(ba))=k=0baf(bk)=k=baf(k)(kk+b)

(8)

(7)より、
k=abf(k)=k=abexpLogf(k)=expk=abLogf(k)=expk=baLogf(k)=k=baexpLogf(k)=k=baf(k)

(9)

abf(x)dx=abf(x)dx(xx)=baf(x)dx
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タイトル
総和・総乗・積分の順序・区間反転公式
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