schoolМатематика
verifiedРешено AI
Решение: ( ( ∫0∞ e-x² dx )2 ) / ( ∑n=1∞ 1/n² )
help_outlineУсловие задачи
Реши задачу: ( ( ∫0∞ e-x² dx )2 ) / ( ∑n=1∞ 1/n² ) = ?
lightbulbКраткий ответ
Решение задачи: вычисляем интеграл Пуассона и сумму ряда Базеля. Ответ: 3/2π.
Подробное решение
Для решения данного выражения необходимо вычислить отдельно значение интеграла в числителе и значение суммы ряда в знаменателе.
1. Вычислим интеграл Пуассона, который находится в числителе:
\[ I = \int_{0}^{\infty} e^{-x^2} dx \]
Известно, что значение этого определенного интеграла равно:
\[ I = \frac{\sqrt{\pi}}{2} \]
В условии задачи данный интеграл возводится в квадрат:
\[ I^2 = \left( \frac{\sqrt{\pi}}{2} \right)^2 = \frac{\pi}{4} \]
2. Вычислим сумму бесконечного числового ряда в знаменателе (это известная задача Базеля):
\[ S = \sum_{n=1}^{\infty} \frac{1}{n^2} = 1 + \frac{1}{4} + \frac{1}{9} + \frac{1}{16} + \dots \]
Значение этой суммы было найдено Леонардом Эйлером и равно:
\[ S = \frac{\pi^2}{6} \]
3. Подставим полученные значения в исходное выражение:
\[ \frac{I^2}{S} = \frac{\frac{\pi}{4}}{\frac{\pi^2}{6}} \]
4. Выполним деление дробей:
\[ \frac{\pi}{4} \cdot \frac{6}{\pi^2} = \frac{6\pi}{4\pi^2} \]
5. Сократим дробь на \( 2\pi \):
\[ \frac{3}{2\pi} \]
Ответ: \( \frac{3}{2\pi} \)