Geschreven door studenten die geslaagd zijn Direct beschikbaar na je betaling Online lezen of als PDF Verkeerd document? Gratis ruilen 4,6 TrustPilot
logo-home
Overig

Beta and Gamma Function Higher Engineering Mathematics full concept covered

Beoordeling
-
Verkocht
-
Pagina's
15
Geüpload op
13-06-2024
Geschreven in
2021/2022

Beta Function: Definition: Clear explanation of the Beta function, including its mathematical formulation and integral representation. Properties: Detailed properties such as symmetry and integral representations. Relations and Formulas: Key relations and the duplication formula for the Beta function. Applications: Practical applications of the Beta function in various fields, especially in engineering and physics. Solved Examples: Step-by-step solutions to typical problems involving the Beta function, enhancing understanding and problem-solving skills. Gamma Function: Definition: Thorough definition and integral representation of the Gamma function. Properties: Essential properties including recurrence relations and special values (e.g., Gamma of 1 and 1/2). Relations and Formulas: Important relations like the Gamma function’s connection to factorials and the digamma function. Applications: Real-world applications of the Gamma function in different areas of science and engineering. Solved Examples: Detailed examples with complete solutions to illustrate the application of the Gamma function in various problems.

Meer zien Lees minder
Instelling
Vak

Voorbeeld van de inhoud

Beta Function
Definition
The Beta function is denoted by 𝛽(𝑚, 𝑛) where 𝑚, 𝑛 > 0. And defined by a definite integral as:
1
𝛽(𝑚, 𝑛) = ∫ 𝑥 𝑚−1 (1 − 𝑥)𝑛−1 𝑑𝑥 ; (𝑚 > 0, 𝑛 > 0)
0

It is an area function. Basically, in engineering energy is calculated by using Beta function.


Properties of Beta function
1. 𝛽(𝑚, 𝑛) = 𝛽(𝑛, 𝑚) (Symmetry of Beta fn)
1
By definition, 𝛽(𝑚, 𝑛) = ∫0 𝑥 𝑚−1 (1 − 𝑥)𝑛−1 𝑑𝑥 ; (𝑚 > 0, 𝑛 > 0)
𝑎 𝑎
We know that, ∫0 𝑓(𝑥) 𝑑𝑥 = ∫0 𝑓(𝑎 − 𝑥) 𝑑𝑥
1 1
∴ 𝛽(𝑚, 𝑛) = ∫ (1 − 𝑥)𝑚−1 (1 − (1 − 𝑥))𝑛−1 𝑑𝑥 = ∫ (1 − 𝑥)𝑚−1 𝑥𝑛−1 𝑑𝑥 ; (𝑚 > 0, 𝑛 > 0)
0 0





𝑥 𝑛−1 ∞
𝑥 𝑚−1
2. 𝛽(𝑚, 𝑛) = ∫ 𝑑𝑥 = ∫ 𝑑𝑥
0 (1 + 𝑥)𝑚+𝑛 0 (1 + 𝑥)
𝑚+𝑛


1
By definition, 𝛽(𝑚, 𝑛) = ∫0 𝑥 𝑚−1 (1 − 𝑥)𝑛−1 𝑑𝑥 ; (𝑚 > 0, 𝑛 > 0)

1 −1 1 ∞ ; 𝑥=0
put, 𝑥 = 1+𝑦 ⇒ 𝑑𝑥 = (1+𝑦)2 𝑑𝑦 And, 𝑦 = 𝑥 − 1 ⇒ 𝑦 = {
0 ; 𝑥=1
0
1 𝑚−1 1 𝑛−1 (−1)𝑑𝑦 ∞
1 𝑦 𝑛−1 𝑑𝑦
𝛽(𝑚, 𝑛) = ∫ ( ) (1 − ) 2
= ∫ 𝑚−1 𝑛−1
∞ 1+𝑦 1+𝑦 (1 + 𝑦) 0 (1 + 𝑦) (1 + 𝑦) (1 + 𝑦)2

𝑦 𝑛−1 ∞
𝑥 𝑛−1 𝑏 𝑏
𝛽(𝑚, 𝑛) = ∫ 𝑑𝑦 = ∫ 𝑑𝑥 [∵ ∫ 𝑓(𝑥) 𝑑𝑥 = ∫ 𝑓(𝑦) 𝑑𝑦]
0 (1 + 𝑦)𝑚+𝑛 0 (1 + 𝑥)
𝑚+𝑛
𝑎 𝑎
∞ 𝑛−1 ∞ 𝑚−1
𝑥 𝑥
𝛽(𝑚, 𝑛) = ∫ 𝑑𝑥 = ∫ 𝑑𝑥 [∵ 𝛽(𝑚, 𝑛) = 𝛽(𝑛, 𝑚)]
0 (1 + 𝑥)𝑚+𝑛 0 (1 + 𝑥)
𝑚+𝑛




𝜋
2

3. 𝛽(𝑚, 𝑛) = 2 ∫(sin 𝜃)2𝑚−1 (cos 𝜃)2𝑛−1 𝑑𝜃
0

1
By definition, 𝛽(𝑚, 𝑛) = ∫0 𝑥 𝑚−1 (1 − 𝑥)𝑛−1 𝑑𝑥 ; (𝑚 > 0, 𝑛 > 0)

0 ; 𝑥=0
Put, 𝑥 = sin2 𝜃 ⇒ 𝑑𝑥 = 2 sin 𝜃 cos 𝜃 𝑑𝜃 And, 𝜃 = {𝜋 ; 𝑥 = 1
2

, 𝜋
2
∴ 𝛽(𝑚, 𝑛) = ∫ (sin2 𝜃)𝑚−1 (cos2 𝜃)𝑛−1 ⋅ 2 sin 𝜃 cos 𝜃 𝑑𝜃
0
𝜋 𝜋
2 2
2𝑚−2 2𝑛−2
= 2 ∫ (sin 𝜃) (cos 𝜃) ⋅ sin 𝜃 cos 𝜃 𝑑𝜃 = 2 ∫ (sin 𝜃)2𝑚−1 (cos 𝜃)2𝑛−1 𝑑𝜃
0 0



𝜋
2
𝑝+1 𝑞+1
4. 𝛽 ( , ) = 2 ∫(sin 𝜃)𝑝 (cos 𝜃)𝑞 𝑑𝜃
2 2
0

𝜋
2

We have got, 𝛽(𝑚, 𝑛) = 2 ∫(sin 𝜃)2𝑚−1 (cos 𝜃)2𝑛−1 𝑑𝜃
0

𝑝+1 𝑞+1
If we put 2𝑚 − 1 = 𝑝 ⇒ 𝑚 = and 2𝑛 − 1 = 𝑞 ⇒ 𝑛 = in previous relation. Then,
2 2
𝜋
2
𝑝+1 𝑞+1
⇒ 𝛽( , ) = 2 ∫(sin 𝜃)𝑝 (cos 𝜃)𝑞 𝑑𝜃
2 2
0




Gamma function
Definition
The Gamma fn is denoted by ′ Γ(𝑛) ′ (read as gamma ′𝑛′) where 𝑛 > 0, and denoted by definite
integral:

Γ(𝑛) = ∫ 𝑒 −𝑥 𝑥 𝑛−1 𝑑𝑥 ; (𝑛 > 0)
0

Properties of Gamma function
1. Γ(1) = 1

By definition, Γ(𝑛) = ∫0 𝑒 −𝑥 𝑥 𝑛−1 𝑑𝑥

−𝑥 1−1

−𝑥
𝑒 −𝑥 ∞
Γ(1) = ∫ 𝑒 𝑥 𝑑𝑥 = ∫ 𝑒 𝑑𝑥 = [ ] = −(0 − 1) [∵ lim 𝑒 −𝑥 = 0] = 1
0 0 −1 0 𝑥→∞



2. Γ(𝑛 + 1) = 𝑛 ⋅ Γ(𝑛) = 𝑛!

By definition, Γ(𝑛) = ∫0 𝑒 −𝑥 𝑥 𝑛−1 𝑑𝑥
∞ ∞ ∞
−𝑥 𝑛−1+1 −𝑥 𝑛 −𝑥 𝑛−1
Γ(𝑛 + 1) = ∫ 𝑒 𝑥 𝑑𝑥 = ∫ 𝑒 𝑥 𝑑𝑥 = ∫ 𝑒⏟ 𝑥⏟ 𝑑𝑥
0 0 0 II I


𝑛
𝑒 −𝑥 ∞ ∞
𝑒 −𝑥
= [𝑥 ⋅ ] − ∫ 𝑛 ⋅ 𝑥 𝑛−1 ⋅ 𝑑𝑥
−1 0 0 −1


= −(0 − 0) + 𝑛 ∫ 𝑥 𝑛−1 𝑒 −𝑥 𝑑𝑥 = 𝑛Γ(𝑛)
0

Geschreven voor

Instelling
Vak

Documentinformatie

Geüpload op
13 juni 2024
Aantal pagina's
15
Geschreven in
2021/2022
Type
OVERIG
Persoon
Onbekend

Onderwerpen

$8.99
Krijg toegang tot het volledige document:

Verkeerd document? Gratis ruilen Binnen 14 dagen na aankoop en voor het downloaden kun je een ander document kiezen. Je kunt het bedrag gewoon opnieuw besteden.
Geschreven door studenten die geslaagd zijn
Direct beschikbaar na je betaling
Online lezen of als PDF

Maak kennis met de verkoper
Seller avatar
supratimmaity

Maak kennis met de verkoper

Seller avatar
supratimmaity Haldia Institute of Technlogy
Volgen Je moet ingelogd zijn om studenten of vakken te kunnen volgen
Verkocht
-
Lid sinds
1 jaar
Aantal volgers
0
Documenten
1
Laatst verkocht
-

0.0

0 beoordelingen

5
0
4
0
3
0
2
0
1
0

Recent door jou bekeken

Waarom studenten kiezen voor Stuvia

Gemaakt door medestudenten, geverifieerd door reviews

Kwaliteit die je kunt vertrouwen: geschreven door studenten die slaagden en beoordeeld door anderen die dit document gebruikten.

Niet tevreden? Kies een ander document

Geen zorgen! Je kunt voor hetzelfde geld direct een ander document kiezen dat beter past bij wat je zoekt.

Betaal zoals je wilt, start meteen met leren

Geen abonnement, geen verplichtingen. Betaal zoals je gewend bent via iDeal of creditcard en download je PDF-document meteen.

Student with book image

“Gekocht, gedownload en geslaagd. Zo makkelijk kan het dus zijn.”

Alisha Student

Bezig met je bronvermelding?

Maak nauwkeurige citaten in APA, MLA en Harvard met onze gratis bronnengenerator.

Bezig met je bronvermelding?

Veelgestelde vragen