Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
tfkp(kratko).doc
Скачиваний:
58
Добавлен:
24.07.2017
Размер:
221.7 Кб
Скачать

Вычисление несобственных интегралов.

      ~           ~       

 

Утверждение. Пусть R(x, y) - рациональная функция двух действительных переменных. Тогда справедливы равенства

Действительно, замена z = eix переводит отрезок      в окружность |z| = 1, . При этом:  

В результате имеем формулу, сопоставляющую интеграл от действительной переменной с интегралом по замкнутой кривой от функции комплексного переменного:  

Замечание. Для вычисления таких интегралов в математическом анализе в общем случае, за исключением некоторых частных случаев, применяется замена tg(1/2)= t ("универсальная" подстановка) и интеграл приводится к интегралу от рациональной дроби.

 

Утверждение. Пусть функция   где Pn(x) и Qm(x) - многочлены степени n и m (n = const, m = const), удовлетворяет условиям: 1. (m - n) больше или равно 2. 2. Qm(x) не равна 0 при x, принадлежащим области действительных чисел. Тогда справедливы равенства: Здесь zk, k = 1,2,..., p - все особые точки функции R(z), расположенные выше оси Ох (Im zk> 0) в случае формулы (1) и ниже оси Ох (Im zk< 0) в случае формулы (1.2).

 

Замечание. Если R(z) - четная функция, то можно, используя формулы (1.1) и (1.2), вычислить интеграл вида   т.к. для четной функции имеет место равенство:   

Утверждение. Пусть R(x) - рациональная функция, не имеющая особых точек на действительной оси, для которой точка z, равная бесконечности, - нуль порядка не ниже первого (т.е. (m - n) больше или равно 1). Тогда справедливы формулы:

Преобразования Лапласа. Решение задач Коши операционным методом.

Операционное исчисление - один из наиболее эффективных методов интегрирования линейных дифференциальных уравнений с постоянными коэффициентами. При решении операционным методом задача интегрирования линейного дифференциального уравнения с постоянными коэффициентами сводится к задаче о решении алгебраического уравнения.

Функцией-оригиналом называется функция  (x) для которой справедливо: (x) непрерывна при неотрицательных x, за исключением, быть может конечного числа точек, f (x) = 0 при x<0, существуют такие постоянные M и a, что при всех неотрицательных x.

Преобразованием Лапласа функции (x) называется функция

Функция (p) называется изображением функции (x), а функция (x) - оригиналом для (p).

 

Основные свойства преобразования Лаплалса, используемые при решении дифференциальных уравнений следующие:

  • оригинал восстанавливется по изображению единственным образом, с точностью до значений в точках разрыва - теорема единственности;

  • если (p) и (p) - изображения соответственно для (x) и (x), то изображением для af (x) + bg (x) является aF (p) + bG (p) - линейность преобразования Лапласа;

  • изображением для производной (n)(x) является функция pnF(p) - pn-1(0) - pn-2'(0) -...-  pf (n-2)(0) - (n-1)(0) - изображение производных;

  • если (p) изображения для (x), то для любого a>0 изображением для (x-a) является  - теорема запаздывания.

Рассмотри задачу Коши: a1, a2, ..., an - постоянные.

 

Алгоритм решения задачи Коши для уравнений операционным методом состоит в следующем. Обрзначим (p) и (p) изображения для (x) и (x). Тогда по основным свойствам преобразования Лапласа, переходя к изображениям, получим: или, (p)(p) + (p) = (p), где (p) и (p) - многочлены. Отсюда: и искомое решение задачи Коши (x) является оригиналом для (p).

 

Совершенно аналогично операционное исчисление применяется к решению задачи Коши для систем линейных дифференциальных уравнений с постоянными коэффициентами. Рассмотри задачу Коши: A- постоянна матрица размерности n.n.

 

Алгоритм решения задачи Коши для систем операционным методом состоит в следующем. Обозначим изображения для - компонентами вектор-функций являются изображения соответствующих компонент вектор-функций . Тогда по основным свойствам преобразования Лапласа, переходя к изображениям, получим: , где E - единичная матрица, - обратная матрица к матрице. Тогда искомое решение задачи Коши является оригиналом для .