千葉大学 融合理工学府 数学情報科学専攻 数学・情報数理学コース 2021年8月実施 専門 B5
Author
祭音Myyura (co-authored with GPT 6 Astra)
Description
Cr を上半円 z=reiθ(0≤θ≤π)とする。
- f が原点近傍で正則で f(0)=1 のとき limr→0∫Crf(z)/zdz を求めよ。
- limr→∞∫Creiz/zdz=0 を示せ。
- ∫0∞sinx/xdx を求めよ。
题目描述
令 Cr 为从 r 到 −r 的上半圆。(1) 若 f 在原点附近全纯且 f(0)=1,求 limr→0∫Crf(z)/zdz;(2) 证明 ∫Creiz/zdz→0(r→∞);(3) 计算 Dirichlet 积分 ∫0∞sinx/xdx。
Kai
(1) パラメータ表示より
∫Crzf(z)dz=i∫0πf(reiθ)dθ⟶iπ.
ここで原点での連続性により被積分関数は一様に 1 に近づく。
(2) sinθ≥2θ/π(0≤θ≤π/2)から
∫Crzeizdz≤2∫0π/2e−rsinθdθ≤rπ(1−e−r)⟶0.
(3) 上半平面で原点を半径 ϵ の半円で避ける経路をとる。Cauchy の積分定理より
∫−R−ϵxeixdx+∫ϵRxeixdx−∫Cϵzeizdz+∫CRzeizdz=0.
最初の二項の和は 2i∫ϵRsinx/xdx。(1),(2) により ϵ↓0,R→∞ とすると
∫0∞xsinxdx=2π.
原点では sinx/x は連続に拡張され、無限遠では部分積分により収束するので、これは通常の広義積分である。