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El contorno de la integración de $\int_{-\infty}^{\infty}\frac {\sin^3 x}{x^3} dx$: ¿dónde están las singularidades?

He comenzado a estudiar el análisis complejo y estoy tratando de calcular

$$ \int_{- \infty}^{\infty} \frac {\sin^3 x}{x^3} dx $$

con la "ayuda" de un exercisebook.

He seguido estos pasos:

$$\int_{- \infty}^{\infty}\left( \frac {e^{ix}-e^{-ix}}{2i}\right)^3 \frac {1}{x^3} dx$$

$$\frac {1}{(2i)^3} \left(\int_{- \infty}^{\infty} \frac {e^{3ix}}{x^3} dx - \int_{- \infty}^{\infty} \frac {3e^{2ix}}{x^3}dx - \int_{- \infty}^{\infty} \frac {e^{-3ix}}{x^3}dx + \int_{- \infty}^{\infty} \frac {3e^{-2ix}}{x^3}dx\right)$$

El libro dice que

Si consideramos una curva de la ruta con el radio de $R\to \infty $ en la mitad superior del plano -, la primera y la segunda integrales son iguales a cero debido a que la curva cerrada que no contienen ninguna singularidad. Pero si tenemos en cuenta que la mitad inferior plano (y el correspondiente medio círculo impulsado las agujas del reloj), la ruta de acceso contiene la singularidad $x=0$.

Pero se me ha dicho que $x=0$ no es una singularidad punto porque $ \lim_{x \to 0} \frac {\sin x}{x}=1 $.

Ahora, yo no se entienda:

  • Si $x=0$ es una singularidad y por qué
  • ¿Por qué la mitad superior de plano no contiene la singularidad y la razón por la inferior.

Muchas gracias por tu ayuda


Leyendo los comentarios, me han hecho de este sketch

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me puede decir si es correcto?

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user39260 Puntos 6

Estamos en esta situación: $$ \int_{- \infty}^{\infty} f(x) dx $$

pero esto es equivalente a $$ \lim_{R \to + \infty} \int_{- \infty}^{\infty} f(x) dx $$

Ahora podemos considerar el caso como un caso particular del caso complejo; por lo que podemos utilizar la variable compleja $z$ y considerar el plano complejo. Podemos escribir:

$$= \oint_C f(z) dz $$

Así que queremos cerrar el camino.. no podemos tener una línea recta de $-R$$R$, debido a $z=0$ es un polo (polo, no una singularidad, debido a $ \lim_{x \to 0} \frac {\sin x}{x}=1 $) podemos subir sobre el polo dibujo una pequeña media circunferencia con radio infinitesimal $\epsilon$:

enter image description here

Teniendo en cuenta que la escritura de los senos en forma exponencial, tenemos 2 exponencial términos, uno de ellos es positivo y el otro es negativo, tenemos que considerar tanto las dos medias circunferencias, y se puede ver que el superior no contiene el polo, mientras que el menor que uno hace.

Sugiero leer también esta muy interesante la respuesta transformada de Fourier de $\text{sinc}^3 {\pi t}$

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