Руководство к решению некоторых задач по теории функции комплексной переменной. Дусакаева С.Т - 28 стр.

UptoLike

Рубрика: 

2 Находим особые точки функции
(
)
zf , лежащие в верхней
полуплоскости, и определяем их тип.
3 Вычисляем вычеты в этих точках.
4 Вычисляем несобственный интеграл
по формуле (10.4).
()
+∞
xdxxR
λ
sin
5 Используя формулы (10.1) или (10.2) вычисляем искомый интеграл.
Пример. Вычислить интеграл
+
+ 102
cos
2
xx
xx
.
Решение.
Для решения задачи достаточно вычислить несобственный интеграл
+∞
+
dx
xx
xe
ix
102
2
и воспользоваться формулой
(
)
dx
xx
ex
dx
xx
xx
ix
∫∫
+∞
+
+
+
=
++ 102
1
Re
102
cos
22
. (10.5)
1 Чтобы применить теорему Коши о вычетах, вводим функцию
комплексной переменной
()
iz
e
zz
z
zf
102
2
+
=
и строим контур, состоящий из отрезка вещественной оси
и
полуокружности
[]
RR;
{
}
0Im, =
=
zRzC
R
, выбрав
R
так, чтобы все особые точки
функции , лежащие в верхней полуплоскости, оказались
внутри контура. Тогда по теореме Коши о вычетах:
(
nkz
k
,...,2,1=
) ()
zf
() ( )
∫∫
=
=+
+
R
RC
n
k
k
ix
R
zresfidzzf
xx
dxxe
1
2
2
102
π
. (10.6)
Переходим к пределу при
+
R
. Так как в нашем случае
()
102
2
+
=
zz
z
zg
есть правильная рациональная дробь и 01 >=
λ
, то условия
леммы Жордана выполнены и, следовательно,
()
=
+∞
R
C
R
dzzf 0lim .
28
          2 Находим особые точки функции                                f ( z ) , лежащие в верхней
            полуплоскости, и определяем их тип.
          3 Вычисляем вычеты в этих точках.
          4 Вычисляем несобственный интеграл
              +∞

              ∫ R(x ) sin λxdx   по формуле (10.4).
              −∞
          5 Используя формулы (10.1) или (10.2) вычисляем искомый интеграл.


                                                    +∞
                                                              x cos x
          Пример. Вычислить интеграл                ∫     2
                                                         x − 2 x + 10
                                                                         .
                                                    −∞


          Решение.

        Для решения задачи достаточно вычислить несобственный интеграл
+∞
        xe ix
 ∫ x 2 − 2 x + 10 dx
−∞
и воспользоваться формулой

                           +∞
                                     x cos x
                                                               +∞
                                                                    (x + 1)e ix
                           ∫     x 2 + 2 x + 10
                                                  dx = Re      ∫    2
                                                                                  dx .       (10.5)
                           −∞                                  − ∞ x − 2 x + 10


         1 Чтобы применить теорему Коши о вычетах, вводим функцию
комплексной переменной
                        z
          f (z ) = 2             e iz
                    z − 2 z + 10
и строим контур, состоящий из отрезка вещественной оси [− R; R ] и
полуокружности C R = { z = R, Im z ≥ 0}, выбрав R так, чтобы все особые точки
z k (k = 1,2,..., n ) функции f ( z ) , лежащие в верхней полуплоскости, оказались
внутри контура. Тогда по теореме Коши о вычетах:

                           R
                                     xe ix dx                             n
                           ∫     2
                                                +   ∫    f ( z )dz = 2πi ∑ resf ( z k ) .    (10.6)
                          −R    x − 2 x + 10        CR                   k =1
 Переходим к пределу при R → +∞ . Так как в нашем случае
              z
g (z ) = 2             есть правильная рациональная дробь и λ = 1 > 0 , то условия
        z − 2 z + 10
леммы Жордана выполнены и, следовательно,
 lim ∫ f ( z )dz = 0 .
R → +∞
         CR

28