På ämnet:
http://www.maths.lth.se/cgi-bin/query/search.cgi?swords=element%E4r&ignorecase=1&logop=o r
Citat:
1 oktober 2004 22.54.15
Det är ju känt att en primitiv funktion till exp(-x^2) inte går att uttrycka med vanliga funktioner som polynom, exponentialfunktioner, logaritmfunktioner och så vidare. Men jag har några frågor ...
1. Vad jag förstått är beviset för detta väldigt svårt. Men vilka områden behövs för att bevisa det och hur börjar man i beviset? Har jag fattat fel och du kan bevisa det enkelt är jag givetvis tacksam för det.
2. Gäller det att exp(-x^3), exp(-x^4) och så vidare inte heller har vanliga primitiva funktioner. Alltså exp(-x^n) där n > 1 och n heltal om de saknar vanliga primitiva funktioner.
H
Svar:
Liouville visade 1835 att om f och g är rationella funktioner, g ej konstant, så har f(x)eg(x) en elementär primitiv funktion om och endast om det finns en rationell funktion u sådan att f(x) = u'(x) + u(x)g'(x). Tillämpar man detta på f(x) = 1 och g(x) = -xn, där n är ett heltal, så får man att e-xn har en elementär primitiv funktion om och endast om det finns en rationell funktion u sådan att 1 = u'(x) - nxn - 1u(x). Genom gradtalsbetraktelser ser man att det inte kan finnas någon sådan rationell funktion u om n >= 2. Resultat som detta hör till området differentialalgebra som kräver vissa kunskaper i komplex analys och algebra. Det finns några bevis publicerade på nätet, t ex postscriptfilen Nonelementary Antiderivatives.
Länk till postscriptfil verkar död dock.
Detta borde man kunna tillämpa på f(x)e^(g(x)) med f(x) = 1 och g(x) = x^2, då får man att:
1 = u'(x) - 2x*u(x)
Jag är trött nu, men att finna rationell u(x) så borde inte gå. Någon kanske kan visa det.