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Contorno integral con la rama de corte

Esta es una pregunta basada en el método aquí: http://en.wikipedia.org/wiki/Methods_of_contour_integration#Example_.28V.29_.E2.80.93_the_square_of_the_logarithm

El autor eligió un contorno que requiere un poco de "mágico", la sustitución de la función original $\displaystyle f(x)=\frac{\log(x)}{(1+x^2)^2}$ con el análisis de $\displaystyle f(z)=\left(\frac{\log(z)}{(1+z^2)}\right)^2$, la necesidad de que se hace evidente más tarde

Decidí en lugar de elegir un contorno que implica sólo la mitad superior de la figura dibujada, descartando la parte inferior de la línea N y el corte de la curva a través de la sección de la línea real $\mathbb R^+$

Numéricamente puedo obtener el mismo resultado: \begin{align} \int_\gamma f(z)dz &= \int_{\small M}+\int_{\small R^+} \\ &=\int_0^\infty\frac{\log(-x+i\epsilon)}{(1+(-x+i\epsilon)^2)^2}dx+\int_0^\infty f(x)dx \\ 2\pi i\cdot\operatorname{Res}[f(z),i]&=\int_0^\infty\frac{\log(x)+i\pi}{\left(1+x^2\right)^2}dx+\int_0^\infty f(x)dx&\epsilon\to0 \\ 2\pi i\cdot (\frac18(\pi+2i))&=\int_0^\infty\frac{i\pi}{\left(1+x^2\right)^2}dx+2\int_0^\infty f(x) dx\\ -\frac\pi2+\frac{i\pi^2}4&=\frac{i\pi^2}4+2\int_0^\infty f(x) dx\\ \int_0^\infty f(x)dx&=-\frac\pi4 \end{align}

Es sólo una coincidencia que tengo el mismo resultado? Hubo alguna falla en mi método? Si no, ¿por qué el autor de elegir un contorno que requiere un nonintuitive análisis que "como resulta ... es un múltiplo de la integral inicial, en la que queremos calcular?"

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Ron Gordon Puntos 96158

No falla fundamental en su método, a pesar de que todavía necesita tener cuidado sobre el origen. Usted debe tener en cuenta, sin embargo, que su método sólo se aplica a otra, incluso en funciones. Es decir, las integrales de la forma

$$\int_0^{\infty} dx\, g(x) \log{x}$$

donde $g$ es una función par de $x$. La felicito por encontrar una muy ingeniosa de acceso directo que funciona bien en estos casos especiales.

No estoy de acuerdo con usted, sin embargo, sobre la "magia" que participan, o que es nonintuitive - seguro que es intuitivo para mí. Multiplicando por $\log{x}$ es un método estándar de tratar con las integrales de la forma

$$\int_0^{\infty} dx \, f(x)$$

donde $f$ es no , incluso con respecto a $x$. El hecho es que nos ocupamos de la integral mediante la explotación de la multivaluedness del registro.

También debe ver si este contorno de obras para las integrales de la forma

$$\int_0^{\infty} dx \, g(x) \log^2{x}$$

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