复积分在实积分中的应用.doc
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复积分在实积分计算中的应用
摘 要
在数学分析以及实际问题中,一些定积分或反常积分的值,而这些积分中被积函数的原函数,往往不能用初等函数表示出来;有时即使可以求出原函数,也比较复杂。而利用复积分的计算方法,我们不用求出原函数而可以得到某些定积分或反常积分的值,使得问题大大简化。利用复积分来计算定积分或反常积分没有的方法,本文就一些具体类型的实变定积分的求解方法作一些探讨。
关键词 复积分;实积分;柯西积分公式
Application of Complex Integral in the Calculation of Real Integral
Abstract
In the mathematical analysis and practical problems, we need to obtain the values of some definite integrals or abnomal integrals. However, the original functions of integrand in these integrals usually can not be signified in elementary function. Sometimes even if the original function can be obtained, the calculation is often very complicated. Using the method of complex integral, we do not need to obtain the original function, and can get the value of the definite integral or the abnomal integral, what makes the problem greatly simplified. But using the method of complex integration’s calculation, we do not have the generally applicable method in calculating the real integral. In this article we concretely discuss the solvers of some real integrals.
Keywords Complex integral; real integral; Cauchy integral theorem;Cauchy residue theorem
目 录
第1章 绪论
众所周知,复变函数中的许多概念、理论和方法是实变函数在复数领域内的推广和发展,因而它们之间有着许多的相似之处.但是,复变函数又有与实变函数不同之点.
复数的概念起源于求方程的根,在二次、三次代数方程的求根中就出现了负数开平方的情况.在很长时间里,人们对这类数不能理解.但随着数学的发展,这类数的重要性就日益显现出来.复数的一般形式是:,其中是虚数单位.以复数作为自变量的函数就叫做复变函数,而与之相关的理论就是复变函数论.复变函数论主要就是研究复数域上的解析函数.复变函数论的全面发展是在十九世纪,就像微积分的直接扩展统治了十八世纪的数学那样,复变函数这个新的分支统治了十九世纪的数学.当时的数学家公认复变函数论是最丰饶的数学分支,并且称为这个世纪的数学享受,也有人称赞它是抽象科学中最和谐的理论之一.从柯西(Cauchy)算起,复变函数论已有170多年的历史了. 它以其完美的理论与精湛的技巧成为数学的一个重要组成部分.它曾经推动过一些学科的发展,并且常常作为一个有力的工具被应用在实际问题中,比如俄国的茹柯夫斯基在设计飞机的时候,就用复变函数论解决了飞机机翼的结构问题,它的基础内容已成为理工科很多专业的必修课程.而且在数学领域的许多分支也都应用了复变函数的理论.它已经深入到微分方程、积分方程、概率论和数论等学科,对它们的发展很有影响.. 1825年, 柯西在其《关于积分限为虚数的定积分的报告》中,基于与计算实积分问题的情形的类比,处理了复积分的相关问题, 并给出了关于留数的定义. 应用留数理论对于复变函数积分的计算比起线积分计算方便. 计算实变函数定积分,可以化为复变函数沿闭回路曲线的积分后,再用留数基本定理化为被积分函数在闭合回路曲线内部孤立奇点上求留数的计算,当奇点是极点的时候,计算更加简洁.综观复分析理论的早期发展, 留数这一概念的提出对认识孤立奇点的分类及各类奇点之间的关系具有十分重要的意义. 同时, 它将求解定积分的值的方法推进到一个新的阶段, 通过函数的选取,
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