Zurück zu Bestimmte Integrale
Für x>0 ist 1sinhx=2ex−e−x=2e−x11−e−2x=2e−x∑k=0∞e−2kx=2∑k=0∞e−(2k+1)x. Also ist xα−1sinhx=2∑k=0∞xα−1e−(2k+1)x und somit ist ∫0∞xα−1sinhxdx=2∑k=0∞∫0∞xα−1e−(2k+1)xdx=2∑k=0∞Γ(α)(2k+1)α=2Γ(α)λ(α).
Für x>0 ist 1sinh2x=4(ex−e−x)2=4e−2x(1−e−2x)2=4∑k=1∞ke−2kx. Also ist ∫0∞xα−1sinh2xdx=4∑k=1∞k∫0∞xα−1e−2kxdx=4∑k=1∞kΓ(α)(2k)α=Γ(α)ζ(α−1)2α−2.
∫−∞∞sinhαxsinhxdx =2∫0∞eαx−e−αxex−e−xdx=ψ(1+α2)−ψ(1−α2) =πtan(απ2)
y(α):=∫−∞∞sinhαxsinhπx11+x2dx ⇒y″(α)+y(α)=∫−∞∞sinhαxsinhπxdx=tanα2 mit y(0)=0 und y′(0)=∫−∞∞1sinhπxx1+x2dx=−1+2log2. Ansatz (Variation der Konstante): y(x)=c(x)sinx+d(x)cosx y′(x)=c(x)cosx−d(x)sinx+c′(x)sinx+d′(x)cosx⏟=0(Forderung) y″(x)=−c(x)sinx−d(x)cosx+c′(x)cosx−d′(x)sinx Also ist y″(x)+y(x)=c′(x)cosx−d′(x)sinx=tanx2 und c′(x)sinx+d′(x)cosx=0. (cosx−sinxsinxcosx)(c′(x)d′(x))=(tanx20) ⇒(c′(x)d′(x))=(cosxsinx−sinxcosx)(tanx20)=(cosxtanx2−sinxtanx2) ⇒(c(x)d(x))=(−cosx+2log(2cosx2)sinx−x), wegen (c(0)d(0))=(y′(0)y(0))=(−1+2log20). Somit ist y(x)=[−cosx+2log(2cosx2)]sinx+(sinx−x)cosx=−xcosx+2sinxlog(2cosx2).