• ベストアンサー

積分∫[-∞,∞]cosbx*exp(-ax^2)dx

 タイトルの実定積分を複素積分を利用(留数定理等)して行いたいのですが、上手くいきません。  a=const>0,b=const,ガウス積分利用可です。  フーリエんとこ勉強していたのですが、 形的には∫[∞,∞]exp(-ikx)*f(x)dxが一般的な形ではないかと・・ f(x)=exp(-ax^2)の場合です。 よろしくお願いします。

  • Sin0
  • お礼率100% (1/1)

質問者が選んだベストアンサー

  • ベストアンサー
  • rabbit_cat
  • ベストアンサー率40% (829/2062)
回答No.1

面倒なことを無視して、ただ計算すればいいだけなら、 ∫[-∞,∞]cosbx*exp(-ax^2)dx = Re[∫[-∞,∞]exp(-ax^2+ibx)dx] = Re[∫[-∞,∞]exp(-a(x-ib/(2a))^2 - b^2/(4a))dx] = √(π/a) * exp(-b^2/(4a)) です。

Sin0
質問者

お礼

回答誠にありがとうございます。確かにそうですね(^^)。 複素積分を利用した方法で解けとの要請がありましたので・・(汗 上手い積分経路があると思うんですが・・どうなんでしょう・・。 また機会があればよろしくお願いします。

関連するQ&A

  • 複素積分

    以下の複素積分ができません。 どなたかおしえてください。 f(x)=(1/2π)∫[-∞~∞] (i/x)exp(ikx) dx (i は複素数)

  • cos(ax)をフーリエ変換する問題

    単なるcos(ax) でなく、 x<X0でf(x)=0、x≧x0 でf(x)=cos(ax)という関数ののフーリエ変換です。 (ただし ax0=π/2 です) ただのcos(ax) のフーリエ変換は、 ∫[-∞、+∞] {exp(iax) + exp(-iax) } exp(-ikx) dx =1/√2π {δ(k-a) + δ(k+a)} なので、 この半分に exp(ik何とか) を掛けたものかとなぁ と思うのですが、わかりません。 アドバイスをお願いします。

  • 留数定理による実定積分の計算について

    留数定理による実定積分の計算について 現在複素積分について勉強中のものです。 ∫^{+∞}_{-∞}f(x)exp{itx}dxという形の積分の計算なのですが t>0については ∫^{+∞}_{-∞}f(x)exp{itx}dx=2πiΣ^{m}_{k=1}Res{f(z)exp{itz}} となりf(z)が偶関数のとき ∫^{+∞}_{0}f(x)cos(tx)dx=πiΣ^{m}_{k=1}Res{f(z)exp{itz}} となりf(z)が奇関数のとき ∫^{+∞}_{0}f(x)sin(tx)dx=πΣ^{m}_{k=1}Res{f(z)exp{itz}} となりますが t<0のときはどうなるのでしょうか。 マイナスになるだけでしょうか。 よろしくお願いします。

  • expの積分方法

    次式の積分方法が知りたいです。   x ∫ exp^(-a/x) dx = ?  0 exp(ax)とかの積分公式は調べられたのですが、上式の場合はexp(a/x)の形になっていて困ってます。 ぜひみなさまの知見をわけて下さい。

  • 実定積分の問題で

    実定積分の問題で ∫exp(cos(x))cos(2x-sin(x))dx ∫:0→2π の問題が解けません。 どのように解いていけばいいのでしょうか。 詳しい方、ぜひ教えてください。 (ちなみにこの問題の前に複素積分の計算の問題があります。 関係があるのであれば、追記したいと思います。 ちなみにf(z)=e^z/z^3の複素積分です)

  • ガウス積分みたいです。

    ある期待値(または平均値)を計算する中にでてくるんですが、∫[-∞,∞]x・exp(-ax^2)dxの積分ってどうやればいいんですか?部分積分でやると、こんがらがってしまいます。 ガウス積分なんですか? ∫[-∞,∞]x^2・exp(-ax^2)dxの積分は1/2a*(π/a)^(1/2)っていうのは、いろんなサイトや教科書にもでていますが、前者にあげたxの1乗の場合がどうしたらいいかわかりません。ガウス積分に一般式でもあるのでしょうか? 急なお願いになってしまうのですが、お願いします。

  • 留数定理による実定積分の計算について

    留数定理による実定積分の計算について 現在複素積分について勉強中のものです。 ∫^{+∞}_{-∞}f(x)exp{itx}dxという形の積分の計算なのですが tを実数とし,kはΣの添え字,mは極の個数,iは虚数とします. このときtがt<0のとき ∫^{+∞}_{-∞}f(x)exp{itx}dx=-2πiΣ^{m}_{k=1}Res{f(z)exp{itz}} となりf(z)が偶関数のとき ∫^{+∞}_{0}f(x)cos(tx)dx=πiΣ^{m}_{k=1}Res{f(z)exp{itz}} となりf(z)が奇関数のとき ∫^{+∞}_{0}f(x)sin(tx)dx=-πΣ^{m}_{k=1}Res{f(z)exp{itz}} となる これで合っていますでしょうか? よろしくお願いします。

  • expの積分方法

    次式の積分方法が知りたいです。  x ∫exp(-a/x) dx = ? 0 高校生のときにexp(ax)を積分すると(1/a)exp(ax)になると習いました。しかし上記の場合、expの中の部分が axではなく、-a/xとなっています。 このような場合はどう処理すればよいのでしょうか。 ぜひ知見をわけて下さい!

  • 積分

    ∫[-∞→∞]e^(-ax^2 +2bx) dxがあります。 上手くガウス分布∫[-∞→∞]e^(-x^2)dx = √π の形を利用しようと思うのですが・・・・ 何かアドバイスをお願いします。 もうひとつ。 このように、全く積分の仕方が分からない問題に出会ったときにはどのように対処すれば良いと思いますか?

  • f(a)=∫[0~∞]exp(-x^2)・cos(2ax)dx を a で微分すると?

    f(a)=∫[0~∞]exp(-x^2)・cos(2ax)dx をaで微分すると f'(a)=∫[0~∞](-2x)・exp(-x^2)・sin(2ax)dx となると参考書に書いてあるのですが、なぜそうなるのか分かりません。 一様収束の考え方を使うというヒントが書いてあるのですが、どういうことなのでしょうか。 教えてください、お願いします。