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高斯积分:

Easy integration question 1

专题
General / 综合
难度
L4

题目详情

的值是多少 ex2dx\int_{- \infty}^{\infty}e^{- x^{2}}dx ?

英文原题

What is the value of ex2dx\int_{- \infty}^{\infty}e^{- x^{2}}dx ?

解析

I=ex2dx.I=\int_{-\infty}^{\infty}e^{-x^2}\,dx.

I2=R2e(x2+y2)dxdy.I^2=\int_{\mathbb{R}^2}e^{-(x^2+y^2)}\,dx\,dy.

改用极坐标 x=rcosθ,y=rsinθx=r\cos\theta,y=r\sin\theta

I2=02π0er2rdrdθ=2π12=π.I^2=\int_0^{2\pi}\int_0^{\infty}e^{-r^2}r\,dr\,d\theta =2\pi\cdot\frac12=\pi.

所以 I=π\boxed{I=\sqrt{\pi}}


英文解析

Let

I=ex2dx.I=\int_{-\infty}^{\infty}e^{-x^2}\,dx.

Then

I2=R2e(x2+y2)dxdy.I^2=\int_{\mathbb{R}^2}e^{-(x^2+y^2)}\,dx\,dy.

Using polar coordinates x=rcosθ,y=rsinθx=r\cos\theta,y=r\sin\theta:

I2=02π0er2rdrdθ=2π12=π.I^2=\int_0^{2\pi}\int_0^{\infty}e^{-r^2}r\,dr\,d\theta =2\pi\cdot\frac12=\pi.

Thus I=π\boxed{I=\sqrt{\pi}}.