複素関数の応用問題の解法とおすすめの本

このQ&Aのポイント
  • 複素関数でexp[iz]がある場合の解法について教えてください。テーラー展開や三角関数への変形など何かしらの手法を使うのでしょうか?
  • 複素関数のexp[iz]を含む積分の問題の解法について詳しく教えてください。どのような手法を使って解き進めれば良いのか知りたいです。
  • 複素関数を勉強していて、exp[iz]を含む積分の問題に困っています。どのような手法を使って解けば良いのか、具体的な解法や参考資料があれば教えてください。
回答を見る
  • ベストアンサー

複素関数でexp[iz]がある時。

度々お世話になります。 複素関数を習ったことがないのですが、どうやら試験問題で複素関数を解かなければならないようで、急ピッチで勉強しています >< その際、応用問題の中に、 ∫( )の、( )の中にexp[iz]のある、問題があったのですが…、 このような場合どのような手法を使って解き進めていくべきかお教え下さい。テーラー展開などで展開した式でも使うのでしょうか? それとも、zを三角関数に直して上手く積分可能な式に変形していくのでしょうか? また、似たような問題の詳細な解答例のある資料、本も探しております。少し時間が無くて書店に買いに行ける状態でもないので、インターネットで閲覧できるのが望ましいのですが…。 応用例の詳しい、お薦めの本を知っておりましたら一緒に教えてくださると助かります。 どうか宜しくお願いします。

  • LC21
  • お礼率100% (3/3)

質問者が選んだベストアンサー

  • ベストアンサー
  • info22
  • ベストアンサー率55% (2225/4034)
回答No.1

もう少し複素積分について勉強された方がいいですね。 複素積分は積分経路や積分閉路が指定されて初めて意味を持ちます。 被積分関数だけで質問されても質問自体不完全で回答不能です。 複素積分は以下の定理が複素積分をするための重要な定理ですので、これらのキーワードでネット検索してよく勉強してください。 (1)コーシーの第一積分定理(積分定理) (2)コーシーの第二積分定理(積分公式) (3)留数定理 http://fujimac.t.u-tokyo.ac.jp/fujiwara/Mathematics-2/Ch5.pdf http://www.f-denshi.com/000TokiwaJPN/12cmplx/050cmp.html http://www.cse.ec.kyushu-u.ac.jp/~es308025/complex/printno.4.pdf http://www.ep.sci.hokudai.ac.jp/~pmath1ex/2003/0728/pub/2003-0728.pdf

参考URL:
http://shrcat.cocolog-nifty.com/pm1.pdf
LC21
質問者

お礼

問題解けました。ありがとうございます。 しかも、資料の例題で色々と助けられまして、他の問題も解くことが出来ました。嬉しいです。 インターネットで見られるものと、無理な注文だったのに探してきてくださって本当にありがとうございます。

LC21
質問者

補足

す、すみません…っ。 正直勉強している間、初めて見るような解法ばかりで、 大体が留数定理を使う無限大にとばす積分ばかりだったので、範囲を限定することにあまり気にかけていませんでした。 実際の問題は線積分でz=0からz=iの範囲だったのですが、exp[iz]のzをどう取り扱えばよいのかが分からなくて…。 この範囲で限定されるのなら三角関数に置き換えてθで微分する方向に持って行くのかと思うのですが…。 実際にはexp[iz]意外にも問題の中にzを取り扱っておりますし…。 もしかすると、expの()乗にzがある場合は何か他の手を使うのではないかと限りなく一般的に聞こうと考えてあのような質問になりました。 お手数かけました。 資料ありがとうございます。 早速読んでみます。

関連するQ&A

  • 積分値を複素関数を使って求める

    お世話になります。 【問題】 実変数θに対する下記の積分値を、複素関数を使って求めよ。 ∫[ 0 → 2π ]1 / ( 5 - 3cosθ )^2 dθ 【自分の解答】 オイラーの公式より cosθ = ( exp( iθ) + exp( -iθ ) ) / 2 これを与式に代入して ∫[ 0 → 2π ]1 / ( 5 - 3 ( exp( iθ) + exp( -iθ ) ) / 2 )^2 dθ = (*) ここで z = exp( iθ) + exp( -iθ ) とおくと dθ/ dz = 1 / (dz / dθ) = 1 / iz ∴dθ= ( 1 / iz )dz また θ:0 → 2π z :2 → 2 よって (*) = ∫[2 → 2]1 / ( 5 - 3z / 2 )^2 ( 1 / iz )dz (ここから不明) 【質問】 上記のやり方では積分範囲が2 → 2となり被積分関数がどんなものであろうとその積分値は0になってしまいます。 私の解答は間違っていると思うのですが、何が間違っているのか、どうすれば正しくなるのかがわかりません。 どなたかご教授よろしくお願いします。

  • 複素関数論は何が美しいのか

     応用数学としての関数論を勉強中です。飛ばし読みではありますが、複素積分を利用して実関数の積分をするところまでなんとかたどり着きました。  さて、関数論は美しい数学であるということをよく聞かされたのですが、急いで読み過ぎたせいか、関数論の美しさに感動できるところまで至っていません。オイラーの公式から導かれる   e^(iπ) + 1 = 0 ・・・・・(#) は、もちろん関数論の本を読む前から知っていましたが、この等式を知ったときの驚きを上回る感動を今のところ感じることができません。  たとえば等角写像などは関数論では美しさはもちろん、おもしろさもさっぱりわかりませんでした。流体力学の本で等角写像を応用したジューコウスキー変換というものを知って、そのおもしろさがようやくわかり、感心もしましたが、感動するところまではいきませんでした(笑)。  また、実関数ではテイラーの定理を経由しないと(剰余項を調べないと)テイラー展開できませんが、複素正則関数はコーシーの積分公式から直接テイラー展開を導けるため、テイラーの定理が複素関数の場合不要になることなど、実におもしろいとは思いましたが、やはり (#) を初めて知ったときのような感動は味わえませんでした。  関数論のどこらあたりを精読すれば、よりおもしろく感じたり、数学美というものを感じることができるでしょうか?  どういうことを「美」と感じるかは個人差が大きいとは思いますが・・・・・

  • 実関数のテーラー展開と複素関数のテーラー展開の違い

     実関数のテーラー展開はテーラーの定理から、複素関数のテーラー展開はコーシーの積分公式とグルサの定理から導かれますが、複素関数のテーラー展開で、実関数のときのようなラグランジュの剰余項がないのはなぜですか?

  • 複素積分

    下記の複素積分に関する問題がわかりません。 積分路Cは原点を中心とする半径1の円周上とする。 ∫c(z^2+1)/(-4iz^3+17iz^2-4iz)dz また、複素積分の基礎的な知識を確認するのに何かよいサイトがありましたら教えて頂けませんか。

  • 複素関数論の問題

    f(x)=exp(mx)/{1+exp(nx)} 上記の関数f(x)に対して、実関数の積分 ∫[-∞→∞] f(x) dx を複素積分を用いて解きなさい。ただし、0<m<nである。 上に示した問題(某大学院の過去問)について解けなくて困ってます。 解法をよろしくお願いいたします。

  • 複素積分を使わずに解ける

    複素関数の勉強をしていて、疑問に思ったことがあります。 次の定積分を求めよ、という問題です。 ∫(from 0 to ∞)exp(-x^2) cos2bx dx (bは定数) この問題は、複素平面上の長方形状の積分路に沿って積分して答えが出せたのですが、以下のようなやり方をしてみました。 まず、求める積分はbの関数とみなせるので、I(b)とおきます。 次にI(b)をbで微分します。被積分関数をbで偏微分し、部分積分を使うと、 dI(b)/db = -2bI(b) となります。これはbの微分方程式になっているので、これを解くと、 I(b) = Aexp(-b^2) (Aは定数) となります。元の式にb=0を代入すれば、 I(0) = sqrt(π)/2 となるので、 I(b) = sqrt(π)exp(-b^2)/2 という結果になります。 なんだか複素積分をするよりも簡単に答えが出せたのですが、このやり方でもよいのでしょうか。参考書にはこの方法が載っていなかったのですが。

  • 複素積分

    次の式が問題の式です。 ∫exp(iat)dt (範囲:-1→1) 普通通りの積分でも答えはでますが、そうではなく厳密に複素積分として解きたいのです。すみませんがどなたか教えてください。

  • 複素積分

    複素関数f(z)を、   f(z)=(1-e^(2iz))/z^2 (zはC/{0}の元) とします。 (1)z=0におけるローラン展開 (2)R>0に対して、上半円弧CrをCr={z=Re^(iθ) : 0≦θ≦π}とし、   反時計回りに向きを入れるとき、    lim[R→∞] ∫[Cr] f(z)dz という上記の二問についてですが、 (1)について  e^zのテイラー展開にz=2izを代入し   f(z)=(1/z^2){1-(1+z+(z^2)/2!+…}   =-Σ[n=1→∞] (((2i)^n)z^(n-2))/n!  と強引に計算しましたが、これで大丈夫なのでしょうか? (2)について  z=Re^(iθ)を与式に直接代入して、    lim[R→∞] ∫[Cr] f(z)dz    =lim[R→∞] ∫[0,π] {1-e^(2iRe^(iθ))}/{Re^(iθ)} dθ  として、ここから積分評価をしていきたいのですが、どのようにして考えていけばよいのでしょうか?とりあえず、被積分関数の絶対値を考えてみたのですが、うまくいきません。どなたかアドバイスをいただけませんか? 以上の二問ですが、よろしくお願いします。

  • 複素関数について

    自分は大学で複素関数を習っています。 コーシーの積分の定理でわからないことがあります。 Cの範囲が0~2πのときは∳f(z)=0となるのはわかるのですが、Cの範囲が0~πになったり、 0~π/2になったりするとまったくわかりません。 こういったときはどうやって積分の値を出せばよいのでしょうか? 例などもあるとうれしいです。 よろしくお願いします。

  • 複素関数の問題

    複素関数の問題 次の複素関数の問題ですが,この関数の特異点が分からずに困っています? f(z) = 2 / ( λz^2 + 2μiz - λ ) ただし   z  :複素数 λ・μ:実定数でμ>λ>0です 追加で,この複素関数の特異点も教えていただけると幸いです f(z) = z^-c / ( 1+z ) ただし、0<c<1 です これの特異点は-1でいいのでしょうか? 以上、よろしくお願い致します