作者yusd24 (阿乡)
看板Math
标题Re: [分析] 复变的实数定积分
时间Tue Feb 1 23:44:54 2011
用留数算复变函数的积分很容易,
所以常常会把实函数想成复变函数来处理问题,
例如你这题想要做的定积分。
至於避点不避点的问题,在於你选的复变函数。
例如这题你想要选
f(z) = (sin z)/z(1+z^2)
注意到此时你在对上半圆做 contour 积分的时候,
你的函数在积分路径上不会有问题,所以可以用留数定理解决问题。
不过如果你是选这个函数的话,
或许你很难说这个函数在圆弧上的积分会收敛到 0(也许根本不会是)。
然而这是留数积分最厉害的地方 ─
把你不会算的积分加上一段「无穷大的圆弧」积分变成封闭曲线,
然後发现这段「无穷大的圆弧」积分是零(或是一个可以算的数字)。
这样就可以想成封闭曲线,再用留数定理。
如果你选的复变函数是
f(z) = e^{iz}/z(1+z^2)
然後想要先利用留数算这个函数在上半圆的积分,再取虚部。
这个时候你就不再能够只取「上半圆」,
因为复变函数的线积分不可以让曲线经过 pole。
因此我们就动点手术,用一个小小的圆弧绕过 z=0。
用这个路径来取代上半圆。
若是我们可以证明,当这个小圆弧半径收敛到 0 、与大半圆半径趋近无穷的时候,
f(z) 在小圆弧上面的积分与大半圆弧上的积分收敛到零(或是某个可以算的数字),
那我们原本要算的积分就可以想成是这个 "contour" 的积分,套用留数定理。
我们可以先观察一下 f(z) 在实轴上的积分变成 g(x) 的积分 (从负无穷到无穷)
g(x) = (cos x)/x(1+x^2) + i(sin x)/x(1+x^2)
问题就是这个时候 g(x) 的积分其实是瑕积分,瑕点在 x=0 (g(x)的实部部分)
但是你也可以看到 g(x) 的虚部在 x=0 不是瑕点,
所以你这样假设复变函数的话,你就必须要考虑这个瑕点的影响,修改路径。
虽然付出这个代价,
但是此时你可以很容易的证明大圆弧的积分会收敛到零。
而小圆弧的积分是可以算的!
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◆ From: 1.175.131.220
※ 编辑: yusd24 来自: 1.175.131.220 (02/01 23:53)
1F:推 JASONVI :阿乡大您好 下面那篇写不能直接考虑sinz/z(1+z^2)耶 02/02 01:41
2F:→ JASONVI :解答上面是写您的二个方法 用exp(iz)/z(1+z^2) 02/02 01:43
3F:推 JASONVI :在这感谢您热情的解说 02/02 01:45
4F:→ yusd24 :的确是不行啊..因为你没办法算外面圆弧的积分 02/02 08:50