第五章 / 5.2.1
三角有理函数的定积分
教材112—115页
5.2.1 · 教材112—115页
09 先把一个完整周期变成单位圆一周
对 ,只要原积分有意义,令 。必须同时替换三样:
于是积分变成单位圆逆时针的有理函数闭路积分。 是微分带来的,不能漏掉;它可能引入0点的候选奇点,也可能与化简后的分子消掉,必须看最终表达式。
图 5-3 三角换元后的极点 p 与 1/p当前 p=0.5,内部极点为 p=0.5。
若积分区间是 或 ,先利用周期与对称性补成整圈,写清倍数。不可不说明就把半周期直接当成单位圆一周。含 的表达式不一定关于 对称,更要实际检查。
5.2.1 · 教材112—115页
10 教材例1:泊松型积分的两个互为倒数的极点
求
代换并化简:
候选极点是 和 。由于 ,只有 在内。其留数为 ,所以
这题应能不看答案完整重算一次,尤其检查化简时 因子如何抵消。若题设改为 ,内部点交换,结果为 ; 时原积分在 发散,不属于同一普通积分公式。
5.2.1 · 教材112—115页
11 分子有 cos mθ:先合并成指数,避免凭空增加极点
教材例2求 , 为正整数。原被积函数关于 对称,半周期积分是全周期的一半。
先计算全周期复积分
分母为 ,只有 在内;解析分子 不会在0引入负幂。去掉外面的 后,留数为 。故 ,为实数。
因此原积分为
全周期正弦部分为0,也可直接由对称性核验。若直接代入 仍能做,但会引入0处高阶项;采用指数法是为了少算这些抵消项。