作者rachel5566 (rachel5566)
看板Math
标题[复变] 复变积分两题
时间Fri Mar 25 00:26:26 2011
1. 题目是计算下面那个积分值,我的过程也写在下面
(a)
∞ cosx dx ∞ e^(ix) dx
∫ ────── = Re ∫──────
-∞ x^2 + a^2 -∞ x^2 + a^2
e^(iz) dz ∞ e^(ix) dx e^(iz) dz
=> ∮────── = ∫────── + ∫ ────── = 2iπa
C z^2 + a^2 -∞ x^2 + a^2 Cr z^2 + a^2 -1
路径C是从实轴负无限大积到无限大,再由无限大绕上半圆回去(Cr,r→∞)
而由Jordan's lemma,[1/(z^2 + a^2)]→0 当 |z|→∞,则无穷大上半圆积分值为0
计算residue:
e^(iz) │ e^(-a)
a = ─────│ = ────
-1 z + ia │z=ia 2ia
所以
∞ e^(ix) dx e^(-a) πe^(-a)
∫────── = 2iπ──── = ─────
-∞ x^2 + a^2 2ia a
∞ cosx dx ∞ e^(ix) dx πe^(-a)
∫ ────── = Re ∫────── = ─────
-∞ x^2 + a^2 -∞ x^2 + a^2 a
现在,如果将x取代成kx,那个答案应该会是:
∞ cos(kx) dx ∞ e^(ikx) dx πe^(-ka)
∫ ────── = Re ∫────── = ─────
-∞ x^2 + a^2 -∞ x^2 + a^2 a
可是Mathematica给我的答案却是: (详解给的答案跟我的一样)
∞ cos(kx) dx πcosh(ka)
∫ ────── = ──────
-∞ x^2 + a^2 a
请问我的过程哪里有问题? 还是有什麽细节我没注意到的呢?
还有第(b)小题也是类似的积分:
∞ x sinx dx
∫ ────── = πe^(-a)
-∞ x^2 + a^2
而
∞ x sin(kx) dx
∫ ─────── = πe^(-ka)
-∞ x^2 + a^2
Mathematica给我的答案,上面那个是对的,但下面的积分值却是-πsinh(ka)
2. 一个很常见的积分,一般都是用重积分和极座标的技巧解:
∞
∫ e^(-x^2)dx = √π
-∞
我用类似1.的路径去积分,得到的积分值却是0
请问这题可以怎麽用复变的方法解呢?
先感谢各位的解答m(_ _)m
--
Maxwell's equations in the matter: ┌───┐ ┌───┐
┌──────┐┌──────┐┌────┘ → │┌──────┘ → │
│ → ││ → ││ → δB ││ → → δD │
│ ▽‧D = ρ││ ▽‧B = 0 ││▽╳E = -── ││ ▽╳H = J + ── │
│ f││ ││ δt ││ f δt │
└──────┘└──────┘└────────┘└──────────┘
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◆ From: 140.112.211.87
1F:推 G41271 :1和2是你对 3的话大半圆的积分不是0 03/25 00:29
2F:→ rachel5566 :那为什麽软体给的是错的呢? 还有大半圆的积分为何不 03/25 00:48
3F:→ rachel5566 :是0呢? 03/25 00:48
追加一题:
∞
∫ sin^2(x)/x^2 dx
-∞
我用类似的方法求得答案π,Mathematica给我的答案也是π
但是课本上的答案却是π/2
不知道是哪个正确?
※ 编辑: rachel5566 来自: 140.112.211.87 (03/25 00:51)
4F:→ keroro321 :如果将x取代成kx,那个答案.. 你是用变换积分得到吗? 03/25 01:07
5F:→ rachel5566 :也是用复变的方法得到的 03/25 01:08
6F:→ rachel5566 :其实我没写清楚 是cosx=>cos(kx) sinx=>sin(kx) 03/25 01:09
7F:推 G41271 :我哪知道软体为什麽错 大半圆积分为何会是零呢 03/25 01:10
8F:→ G41271 :答案是π 课本错 03/25 01:11
9F:→ keroro321 :k >0 或 k<0 会影响你的积分路径选择 要小心一下 03/25 01:35
10F:→ G41271 :恩 答案的k要改成绝对值k才对, a也要大於零才行 03/25 02:07
11F:→ keroro321 :真正答案 (对於coskx) 应该是要 (1/a)*π*e^(-|k|a) 03/25 02:08
12F:→ keroro321 :嗯嗯 a>0 03/25 02:10