Integralen av $$$e^{\frac{p^{2}}{4}}$$$

Bestäm $$$\int e^{\frac{p^{2}}{4}}\, dp$$$.

Låt $$$u=\frac{p}{2}$$$ vara.

Då $$$du=\left(\frac{p}{2}\right)^{\prime }dp = \frac{dp}{2}$$$ (stegen kan ses »), och vi har att $$$dp = 2 du$$$.

Alltså,

$${\color{red}{\int{e^{\frac{p^{2}}{4}} d p}}} = {\color{red}{\int{2 e^{u^{2}} d u}}}$$

Tillämpa konstantfaktorregeln $$$\int c f{\left(u \right)}\, du = c \int f{\left(u \right)}\, du$$$ med $$$c=2$$$ och $$$f{\left(u \right)} = e^{u^{2}}$$$:

$${\color{red}{\int{2 e^{u^{2}} d u}}} = {\color{red}{\left(2 \int{e^{u^{2}} d u}\right)}}$$

Denna integral (Imaginära felintegralen) har ingen sluten form:

$$2 {\color{red}{\int{e^{u^{2}} d u}}} = 2 {\color{red}{\left(\frac{\sqrt{\pi} \operatorname{erfi}{\left(u \right)}}{2}\right)}}$$

Kom ihåg att $$$u=\frac{p}{2}$$$:

$$\sqrt{\pi} \operatorname{erfi}{\left({\color{red}{u}} \right)} = \sqrt{\pi} \operatorname{erfi}{\left({\color{red}{\left(\frac{p}{2}\right)}} \right)}$$

Alltså,

$$\int{e^{\frac{p^{2}}{4}} d p} = \sqrt{\pi} \operatorname{erfi}{\left(\frac{p}{2} \right)}$$

Lägg till integrationskonstanten:

$$\int{e^{\frac{p^{2}}{4}} d p} = \sqrt{\pi} \operatorname{erfi}{\left(\frac{p}{2} \right)}+C$$

$$$\int e^{\frac{p^{2}}{4}}\, dp = \sqrt{\pi} \operatorname{erfi}{\left(\frac{p}{2} \right)} + C$$$A