积分题05012014

计算

0cos(mx)x4+x2+1dx.

解:留数理论的一种解答:

注意到
0cos(mx)x4+x2+1dx=12cos(mx)x4+x2+1dx.
若令
F(m)=cos(mx)x4+x2+1dx=cos(mx)(x2x+1)(x2+x+1)dx=12(x+1)cos(mx)x2+x+1dx12(x1)cos(mx)x2x+1dx.
 
F(m)=12(x2+x)sin(mx)x2+x+1dx+12(x2x)sin(mx)x2x+1dx=12sin(mx)x2+x+1dx12sin(mx)x2x+1dx
 
再令
I=12sin(mx)x2+x+1dx12sin(mx)x2x+1dx,T=12ei(mx)x2+x+1dx12ei(mx)x2x+1dx.
I=ImT.
T的虚部为I.因此,为了计算积分I,只需求出积分
ei(mx)x2+x+1dxei(mx)x2x+1dx
即可.先求
ei(mx)x2+x+1dx.
求得辅助函数
P(z)Q(z)ei(mz)=ei(mz)z2+z+1
在上半平面的奇点只有点α=12+32i(另一个奇点为β=1232i).于是我们有
ei(mx)x2+x+1dx=2πiRes(ei(mz)z2+z+1,12+32i).
由于
Res(ei(mz)z2+z+1,12+32i)=limzα(zα)ei(mz)(zα)(zβ)=e32m12im3i.
 
ei(mx)x2+x+1dx=2π3e32m12im=2π3e32m(cosm2isinm2).
同理亦得
ei(mx)x2x+1dx=2π3e32m(cosm2+isinm2).
 
ei(mx)x2+x+1dxei(mx)x2x+1dx=4πi3e32msinm2
F(m)=I=ImT=Im12(ei(mx)x2+x+1dxei(mx)x2x+1dx)=2π3e32msinm2.
 
F(m)=2π3[e32m2(cosm23sinm2)]=π3e32m(cosm2+3sinm2).
 
0cos(mx)x4+x2+1dx=12cos(mx)x4+x2+1dx=12F(m)=π23e32m(cosm2+3sinm2)=π3e32msin(m2+π6).
 
另解:由Fourier变换公式,我们有
e32m(cosm2+3sinm2)=2π0cos(mx)dx0e32u(cosu2+3sinu2)cos(ux)du=23π0cos(mx)x4+x2+1dx.
立得
0cos(mx)x4+x2+1dx=π23e32m(cosm2+3sinm2)=π3e32msin(m2+π6).

posted on   Eufisky  阅读(436)  评论(0编辑  收藏  举报

编辑推荐:
· 开发者必知的日志记录最佳实践
· SQL Server 2025 AI相关能力初探
· Linux系列:如何用 C#调用 C方法造成内存泄露
· AI与.NET技术实操系列(二):开始使用ML.NET
· 记一次.NET内存居高不下排查解决与启示
阅读排行:
· Manus重磅发布:全球首款通用AI代理技术深度解析与实战指南
· 被坑几百块钱后,我竟然真的恢复了删除的微信聊天记录!
· 没有Manus邀请码?试试免邀请码的MGX或者开源的OpenManus吧
· 园子的第一款AI主题卫衣上架——"HELLO! HOW CAN I ASSIST YOU TODAY
· 【自荐】一款简洁、开源的在线白板工具 Drawnix
< 2025年3月 >
23 24 25 26 27 28 1
2 3 4 5 6 7 8
9 10 11 12 13 14 15
16 17 18 19 20 21 22
23 24 25 26 27 28 29
30 31 1 2 3 4 5

导航

统计

点击右上角即可分享
微信分享提示