第五章 / 5.2.4
带正弦、余弦的实积分
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19 把 cos 和 sin 打包成指数,再取实部、虚部
设 , 为实轴上实值的有理函数,无实轴极点,分母次数至少比分子高1。先算
这些有理函数的尾部配合振荡可保证两端相应积分收敛;若次数差只为1,可能是条件收敛,不能声称一定绝对收敛。上半圆用约当引理,得
此时 是余弦积分, 是正弦积分。这里强调 实值,是为了合法地把 原样移出实、虚部运算;若 本身复值,需另行拆分。
不要选 闭上半平面后指望自动衰减,因为 中还含 ,上方会增长。选择 的目的,就是只保留能衰减的那一支。 时不能依赖这个引理,回到有理积分的次数条件。
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20 教材例4的推广:二阶极点算出带参数的余弦积分
求 时
选 。上方唯一二阶极点在 ,留数为
因此 为实数,原积分即
全实轴正弦积分为0,既可由虚部为零看出,也可由奇偶性检查。取 就是原书例4;若题目改为 ,偶性使结果再除2。
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21 一个简单极点与半轴 x sin(mx) 型积分
先算 的
因为 的留数为 。若分子有 ,则 在 的留数为 ,因此复积分为 。
取虚部并用 的偶性,得
这与原书习题6的第一类直接对应。它的尾部像 ,一般仅条件收敛,但约当引理仍可用。先判函数奇偶性,再决定取全轴的一半,能防止最后丢一个2。