"부정적분의 초등함수 표현(Integration in finite terms)"의 두 판 사이의 차이

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** <math>F(x,y_1)=xy_1</math>, <math>y_1=e^{g(x)}</math> 로 두면 리우빌 정리(b)의 조건을 만족시킴<br><math>y_1'=g'(x)e^{g(x)}=g'(x)y_1</math> 는 <math>x,y_1</math> 의 유리함수<br>
 
** <math>F(x,y_1)=xy_1</math>, <math>y_1=e^{g(x)}</math> 로 두면 리우빌 정리(b)의 조건을 만족시킴<br><math>y_1'=g'(x)e^{g(x)}=g'(x)y_1</math> 는 <math>x,y_1</math> 의 유리함수<br>
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(따름정리)
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정수 n에 대하여 <math>\int x^{2n}e^{ax^2} dx</math> (<math>a\neq 0</math>)는 초등함수가 아니다.
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자연수 n에 대하여 <math>\int x^{-n}e^{cx} dx</math> (<math>c\neq 0</math>)는 초등함수가 아니다.
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<h5 style="line-height: 2em; margin-top: 0px; margin-right: 0px; margin-bottom: 0px; margin-left: 0px;">예</h5>
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<math>\int e^{-\frac{x^2}{2}} dx</math>
  
 
 
 
 
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* [[5차방정식과 근의 공식|일반적인 5차 이상의 방정식의 대수적 해가 존재하지 않음에 대한 아벨의 증명]]
 
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2009년 8월 16일 (일) 15:31 판

간단한 소개

 

 

 

리우빌의 정리

(정리 ) 리우빌, 1835

(a) \(F\)가 \(x,y_1,\cdots,y_m\)의 대수적함수이고,  \(y_1,\cdots,y_m\) 는 \(x\)의 함수로 \(\frac{dy_1}{dx},\cdots,\frac{dy_m}{dx}\) 는 \(x,y_1,\cdots,y_m\)의 대수적함수로 표현되면, 다음 두 명제는 동치이다.

(i) \(\int F(x,y_1,y_2,\cdots,y_m) \,dx\) 는 초등함수이다.

(ii) \(\int F(x,y_1,y_2,\cdots,y_m) \,dx=U_0+\sum_{j=1}^{n}C_j \ln(U_j)\)  여기서 \(C_j\)는 상수이고, \(U_j\)는 \(x,y_1,\cdots,y_m\)의 대수적함수

(b)  \(F\)가 \(x,y_1,\cdots,y_m\)의 유리함수이고,  \(y_1,\cdots,y_m\) 는 \(x\)의 함수로 \(\frac{dy_1}{dx},\cdots,\frac{dy_m}{dx}\) 는 \(x,y_1,\cdots,y_m\)의 유리함수로 표현되면, 다음 두 명제는 동치이다.

(i) \(\int F(x,y_1,y_2,\cdots,y_m) \,dx\) 는 초등함수이다.

(ii) \(\int F(x,y_1,y_2,\cdots,y_m) \,dx=U_0+\sum_{j=1}^{n}C_j \ln(U_j)\)  여기서 \(C_j\)는 상수이고, \(U_j\)는 \(x,y_1,\cdots,y_m\)의 유리함수 


리우빌 정리의 특수한 경우

(정리 ) 리우빌, 1835

 

\(f(x), g(x)\) 는 유리함수이면,  (단, \(g(x)\) 는 상수함수가 아님) 다음 두 명제는 동치이다.

(i)\(\int f(x)e^{g(x)} \,dx\) 는 초등함수이다.

(ii) 유리함수 \(R(x)\)가 존재하여 \(f(x)=R'(x)+R(x)g'(x)\) 를 만족시킨다.

 

(증명)은 [Ritt1948]

  • 노트
    • \(F(x,y_1)=xy_1\), \(y_1=e^{g(x)}\) 로 두면 리우빌 정리(b)의 조건을 만족시킴
      \(y_1'=g'(x)e^{g(x)}=g'(x)y_1\) 는 \(x,y_1\) 의 유리함수

 

(따름정리)

정수 n에 대하여 \(\int x^{2n}e^{ax^2} dx\) (\(a\neq 0\))는 초등함수가 아니다.

자연수 n에 대하여 \(\int x^{-n}e^{cx} dx\) (\(c\neq 0\))는 초등함수가 아니다.

 

 

예

\(\int e^{-\frac{x^2}{2}} dx\)

 

 

 

 

 

 

 

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재미있는 사실

 

 

역사

 

[[수학사연표 (역사)|]]

관련된 다른 주제들

 

표준적인 도서 및 추천도서
  • [Ritt1948]Integration in finite terms: Liouville's theory of elementary methods
    • Joseph Fels Ritt,1948

 

위키링크

 

 

참고할만한 자료
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