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Evaluación $\int_0 ^{\infty}\frac{dx}{x^{1/3}(1+x)}$ usando análisis complejo

Estoy tratando de usar el teorema de los residuos para evaluar $$I=\int_0 ^{\infty}\frac{dx}{x^{1/3}(1+x)}$$ os voy a explicar mi dificultad en la búsqueda de un perfil, a continuación, voy a explicar mi dificultad en la búsqueda de un nuevo contorno después de una sustitución.

Considerar la complejización $$f(z)=\frac{1}{z^{1/3}(1+z)}$$ where we choose the branch of the radical given by $$z^{1/3}=r^{1/3}e^{i\theta}, -\pi /2<\theta < 3\pi /2$$ (I'm open to using a different branch if convenient). The poles of $f$ are at $0,-1$, and I am not sure what contour I should use. I'm convinced that I am going to use a wedge, but I am not sure at which angle to make the wedge (that is, I am unsure of the angle of the line $\gamma_3$ lies on - see the pic below). In a different example that involved a square root, I was told "the angle should be twice the argument of the pole," but I have two poles; I don't know the argument of $0$ and if I double or triple the argument of $-1$, yo la tierra de nuevo en el eje real y mi contorno se han superposición de dos lados o se cruzan a sí mismo.

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Por otro lado, si aplicamos la $u$de sustitución de $u=x^{1/3}$, $I$ se convierte en $$3\int_0^{\infty}\frac{u}{1+u^3}du$$, and the (complexification of the) integrand has poles at $-1,e^{\pi i /3}, e^{-\pi i /3}$. In this case, I am also unsure of how to determine the angle at which $\gamma_2$ debe ser (ver imagen de abajo). Yo beleive la modificación de la integral se puede resolver utilizando fracciones parciales (y no de análisis complejo), pero yo prefiero usar el complejo.

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Pregunta: ¿Cómo puedo elegir el derecho de contorno en cada caso, y se debe siempre considerar el uso de un $u$-de sustitución cuando el integrando tiene poderes racionales de $x$?

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Anthony Shaw Puntos 858

La integral es la Función Beta integral para $$ \mathrm{B}(\tfrac23,\tfrac13)=\frac{\Gamma(\frac23)\Gamma(\frac13)}{\Gamma(1)}=\frac\pi{\sin(\frac\pi3)}=\frac{2\pi}{\sqrt3} $$


El Contorno De Integración

Si utilizamos el contorno del ojo de la cerradura $\gamma$

keyhole contour

tenemos $$ \begin{align} \int_\gamma\frac{z^{-1/3}\,\mathrm{d}z}{1+z} &=\underbrace{\int_0^\infty\frac{x^{-1/3}\,\mathrm{d}x}{1+x}}_{\begin{array}{c}\text{line above}\\\text{the positive reals}\end{array}} -\underbrace{e^{-2\pi i/3}\int_0^\infty\frac{x^{-1/3}\,\mathrm{d}x}{1+x}}_{\begin{array}{c}\text{line below}\\\text{the positive reals}\end{array}}\\ Y=(1-e^{-2\pi i/3})\int_0^\infty\frac{x^{-1/3}\,\mathrm{d}x}{1+x} \end{align} $$ debido a que la integral a lo largo de los dos contornos circulares se desvanece como el exterior se hace más grande y el interior de uno se hace más pequeño.

El contorno de la integral a lo largo de $\gamma$ es igual a $2\pi i$ veces el residuo de $\frac{z^{-1/3}}{1+z}$$z=-1=e^{\pi i}$.

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