Вычислить несобственный интеграл, используя вычеты:интеграл от -бескон до + бескон

Вычислить несобственный интеграл, используя вычеты:

интеграл от -бескон до + бескон (cosxdx)/(1+x^4)

Задать свой вопрос
1 ответ
Вычислим предел интеграла
\displaystyle\lim_R\to\infty\oint_C_R\frace^iz\,dz1+z^4 
где интеграл берётся по контуру, состоящему из верхней полуокружности и отрезка [-R, R], обходимому в положительном направлении.

С одной стороны, этот интеграл можно представить в виде суммы интегралов по дуге и отрезку, притом в силу леммы Жордана интеграл по дуге устремляется к нулю, так как
\displaystyle\left\frac11+z^4\right=o\left(\frac1R^3\right)

С иной стороны, этот интеграл можно брать при помощи вычетов. Под интегралом стоит мероморфная функция, имеющая простые полюсы в корнях 4-й ступени из -1. В контур интегрирования попадают два из их, e^i\pi/4 и e^i3\pi/4. Значения вычета функции f(z) / g(z) в ординарном полюсе z=z0, если f(z) не имеет особенностей в точке z0, а g(z) дифференцируема, рассчитываются по формуле f(z0) / g'(z0).

\displaystyle\oint\dots=2\pi i \sum_j \mathop\mathrmres\limits_z=z_j\frace^iz1+z^4=2\pi i\left(\frace^\frac 1\sqrt2(-1+i)4(e^i\pi/4)^3+\frace^\frac 1\sqrt2(-1-i)4(e^i3\pi/4)^3\right)=\\=\frace^-1/\sqrt2\pi i2\left(e^i\left(\frac 1\sqrt2-\frac3\pi4\right)+e^i\left(\frac -1\sqrt2-\frac\pi4\right)\right)

\displaystyle\int_-\infty^\infty\frac\cos x\,dx1+x^4=\mathop\mathrmRe\lim_R\to\infty\int_-R^R\frace^iz\,dz1+z^4=\mathop\mathrmRe\lim_R\to\infty\oint_C_R\frace^iz\,dz1+z^4=\\=\mathop\mathrmRe\frace^-1/\sqrt2\pi i2\left(e^i\left(\frac 1\sqrt2-\frac3\pi4\right)+e^i\left(\frac -1\sqrt2-\frac\pi4\right)\right)=
\displaystyle=-\frace^-1/\sqrt2\pi2\mathop\mathrmIm\left(e^i\left(\frac 1\sqrt2-\frac3\pi4\right)+e^i\left(\frac -1\sqrt2-\frac\pi4\right)\right)=\\=-\frace^-1/\sqrt2\pi2\left(\sin\left(\frac1\sqrt2-\frac3\pi4\right)-\sin\left(\frac1\sqrt2+\frac\pi4\right)\right)=\\=\frace^-1/\sqrt2\pi\sqrt2\left(\sin\left(\frac1\sqrt2\right)+\cos\left(\frac1\sqrt2\right)\right)
, оставишь ответ?
Имя:*
E-Mail:


Добро пожаловать!

Для того чтобы стать полноценным пользователем нашего портала, вам необходимо пройти регистрацию.
Зарегистрироваться
Создайте собственную учетную запить!

Пройти регистрацию
Авторизоваться
Уже зарегистрированны? А ну-ка живо авторизуйтесь!

Войти на сайт