留数在定积分计算中的应用.ppt

关于留数在定积分计算中的应用一、形如的积分思想方法:封闭路线的积分（围道积分法）.把定积分化为一个复变函数沿某条两个重要工作:1)积分区域的转化2)被积函数的转化第2页,共30页，星期六，2024年，5月当历经时,绕行一周.z沿正向单位圆周从而积分化为沿正向单位圆周的积分：第3页,共30页，星期六，2024年，5月z的有理函数,且在单位圆周上分母不为零,满足留数定理的条件.包围在单位圆周内的诸孤立奇点.第4页,共30页，星期六，2024年，5月例1解故积分有意义.第5页,共30页，星期六，2024年，5月第6页,共30页，星期六，2024年，5月第7页,共30页，星期六，2024年，5月因此第8页,共30页，星期六，2024年，5月例2计算解令第9页,共30页，星期六，2024年，5月极点为:(在单位圆内)(在单位圆外)第10页,共30页，星期六，2024年，5月二、形如的积分若有理函数R(x)的分母至少比分子高两次,并且分母在实轴上无孤立奇点.一般设分析可先讨论最后令即可.第11页,共30页，星期六，2024年，5月2.积分区域的转化:取一条连接区间两端的按段光滑曲线,使与区间一起构成一条封闭曲线,并使R(z)在其内部除有限孤立奇点外处处解析.(此法常称为“围道积分法”)1.被积函数的转化:(当z在实轴上的区间内变动时,R(z)=R(x))可取f(z)=R(z).第12页,共30页，星期六，2024年，5月O这里可补线(以原点为中心,R为半径的在上半平面的半圆周)与一起构成封闭曲线C,R(z)在C及其内部(除去有限孤立奇点）处处解析.取R适当大,使R(z)所有的在上半平面内的极点都包在这积分路线内.根据留数定理得:z1z2z3-RRxznyCR第13页,共30页，星期六，2024年，5月即从而第14页,共30页，星期六，2024年，5月例3计算积分解在上半平面有二级极点一级极点第15页,共30页，星期六，2024年，5月第16页,共30页，星期六，2024年，5月例4计算积分解在上半平面有两个单极点：第17页,共30页，星期六，2024年，5月三、形如的积分积分存在要求:R(x)是x的有理函数而分母的次数至少比分子的次数高一次,并且R(x)在实轴上无孤立奇点.z1z2z3zn-RROxyCR同前一类型:补线与曲线C,使R(z)所有的在上半都包在这积分路线内.一起构成封闭平面内的极点第18页,共30页，星期六，2024年，5月由留数定理:就可以求出积分第19页,共30页，星期六，2024年，5月则约当引理：证第20页,共30页，星期六，2024年，5月得由约当不等式（如右图）第21页,共30页，星期六，2024年，5月从而根据约当引理及以上的讨论得：第22页,共30页，星期六，2024年，5月将实虚部分开，可得积分第23页,共30页，星期六，2024年，5月例5计算积分解在上半平面只有二级极点又第24页,共30页，星期六，2024年，5月注意以上两型积分中被积函数中的R(z)在实轴上无孤立奇点.第25页,共30页，星期六，2024年，5月例6计算积分解因函数在实轴上有一级极点若被积函数中的R(z)在实轴上有孤立奇点，则第26页,共30页，星期六，2024年，5月第27页,共30页，星期六，2024年，5月小结与思考本课应用“围道积分法”计算了三类实积分,熟练掌握应用留数计算定积分是本章的难点.思考题第28页,共30页，星期六，2024年，5月思考题答案第29页,共30页，星期六，2024年，5月感谢大家观看第30页,共30页，星期六，2024年，5月*