Вычисление интегралов с помощью вычетов. Василего И.П. - 18 стр.

UptoLike

Составители: 

Рубрика: 

18
второго типа. Рассмотрим функцию
()()
aizaiz
az
zR
+
=
+
=
11
)(
22
. Функция
R(z) имеем в верхней полуплоскости простой полюс z=ai. По формуле (4) и
правилу 2 имеем
a
e
ai
ie
z
e
i
az
e
siI
aaiziz
aiz
aiz
22
2
Re
2
1
2
2Re
2
1
Re2Re
2
1
22
π
=
π
=
π=
+
π=
=
=
.
Для вычисления вычета здесь мы использовали формулу
)(
)(
)(
)(
Re
ai
ai
z
z
s
aiz
ψ
ϕ
=
ψ
ϕ
=
, так как
()
(
)
0,0
=
ψ
ϕ aiai и
(
)
0
ψ
ai . Таким же способом
можно было вычислить вычет и в примере 1.
Примеры для самостоятельного решения.
Вычислить интегралы.
1)
()
;
9
sin)1(
2
2
+∞
+
x
xdxx
2)
;
102
sin
2
+
++ xx
xdxx
3)
;
45
sin
24
2
+∞
++ xx
xdxx
4)
()()
;0,0
cos
2222
+
>>
++
baba
bxax
xdx
5)
;0,
sin
22
>
+
+∞
a
ax
xdxx
6)
(
)
;0
cos
2
22
+
>
+
a
bx
xdx
7)
(
)
;
3613
sin132
24
3
+
++
+
dx
xx
xxx
8)
;0,
cos
24
+
>
++
adx
axx
ax
9)
(
)
;
910
sin5
24
3
+
++
+
xx
xdxxx
10)
.
102
cos
2
dx
xx
xx
+
+
                                                                  1                        1
второго типа. Рассмотрим функцию R( z ) =                                      =           . Функция
                                                            z 2 + a 2 ( z − ai )( z + ai )
R(z) имеем в верхней полуплоскости простой полюс z=ai. По формуле (4) и
правилу 2 имеем
                 1                    e iz  1        e iz          1  2πie − a  πe a
            I = Re 2πi Re s 2                  = Re 2πi                = Re         
                 2           z = ai z + a 2    2         2  z  z = ai 
                                                                            2     2ai  = 2a .
                                                                                    
           Для вычисления вычета здесь мы использовали формулу
        ϕ( z ) ϕ(ai )
Re s            =          , так как ϕ(ai ) ≠ 0, ψ (ai ) = 0 и ψ ′(ai ) ≠ 0 . Таким же способом
 z = ai ψ ( z )   ψ ′(ai )
можно было вычислить вычет и в примере 1.
           Примеры для самостоятельного решения.
           Вычислить интегралы.
                +∞                                            +∞
                   ( x − 1) sin xdx                                   x sin xdx
           1) ∫                       ;                   2) ∫ 2                   ;
                −∞     ( 2
                       x +9
                                 2
                                      )                       −∞  x     + 2 x + 10
             +∞                                              +∞
                    x 2 sin xdx                                                cos xdx
        3)   ∫     4
                  x + 5x + 4     2
                                              ;         4)    ∫ (x 2 + a 2 )(x 2 + b2 ) a > 0, b > 0 a ≠ b;
             −∞                                              −∞
             +∞                                               +∞
                  x sin xdx                                            cos xdx
        5)   ∫                    , a > 0;              6)    ∫                           a > 0;
             −∞   x2 + a2                                     −∞      (x   2
                                                                               +b    )
                                                                                    2 2

             +∞
                  (2 x     3
                               + 13x sin x)                   +∞
                                                                           cos ax
        7)   ∫    x 4 + 13 x 2 + 36
                                                  dx;   8)    ∫       x4 + x2 + a
                                                                                          dx, a > 0;
             −∞                                               −∞
             +∞
                  (x   3
                                  )
                           + 5 x sin xdx
                                                               +∞
                                                                               x cos x
        9)   ∫         4
                   x + 10 x + 9       2
                                                  ;     10)    ∫           2
                                                                      x − 2 x + 10
                                                                                           dx.
             −∞                                               −∞




18