Продолжение
2 из 2. 1.7.4. Лемма К. Жордана в комплексном пространстве ![]()
Для первого интеграла примем
,
для второго интеграла
,
для третьего интеграла
,
для четвертого интеграла Рассмотрим фигуру, ограниченную графиком непрерывной, неотрицательной на промежутке [a;b] функции f(x), отрезком [a;b] оси X, и прямыми x=a; x=b. Такую фигуру называют криволинейной трапецией.
![]()
.
Подставим
замену переменных в интегралы и возьмем предел при стремлении радиуса поверхности
, окружающего изолированную точку к нулю.


проведем
алгебраические операции под знаками интеграла и перейдем к пределу, получим


Следовательно
исходный интеграл равен
,
однако с учетом, что вычеты изолированных точек взяты также дважды, окончательно
будем иметь
Результат
расчета совпадает с предыдущим вычислением.
Проведенные
исследования показали, что в пространстве
удалось реализовать теорию вычетов для поверхностных интегралов.
Пример Вычислить интеграл
,
где
-поверхность
сферы радиуса
.
-
действительные числа.
Подынтегральная функция нерегулярна в двух точках
,
находящихся на действительной оси пространства. Эти точки являются полюсами второго
порядка. В соответствии с комплексной алгеброй в пространстве имеются еще две
точки , в которых функция нерегулярна. Для нахождения этих точек решаем квадратное
уравнение
.
,
где
.Таким
образом , знаменатель подынтегральной функции можно представить как произведение
четырех линейных множителей.
.
Интеграл приобретает вид
.
Подынтегральная функция имеет четыре нерегулярные точки , а интеграл имеет четыре полюса второго порядка. Полюс второго порядка обеспечивается простым полюсом плюс полюс первого порядка от произведения делителей нуля.
Таким образом, изолированная ось в пространстве увеличивает порядок полюса на единицу.
Поверхность
,натянутая
на сферу радиуса
,
заключает в себе область , в которой находятся изолированные точки
,
так как
и ![]()
Построим
сферы
с центрами в точках
достаточно малых радиусов таких, чтобы сферы не пересекались и целиком лежали
в сфере
.
В пятисвязной области , ограниченной сферами
и сферой
подынтегральная функция всюду аналитична. По теореме Коши для многосвязной области
.
Вычислим интегралы стоящие в правой части равенства. Рассмотрим первый интеграл.
Произведем замену переменной
.
В дальнейшем также будем иметь в виду следующие равенства.
.
Преобразуем интеграл


Произведя сокращения и беря
предел при
,
получим
.
Во втором интеграле делаем
замену переменной
и
учитывая равенства
, преобразуем интеграл к виду


Проведем
сокращения и возьмем предел интеграла при
.
.
В
третьем интеграле делаем замену переменной ![]()

Перейдем к пределу при ![]()
.
В
четвертом интеграле делаем замену переменной ![]()

Перейдем к пределу при ![]()

Суммируя вычисленные интегралы в правой части исходного равенства интеграла , получим
.
Проведем суммирование тригонометрических функций .


Получили окончательный результат

Пример
Вычислить интеграл
.
Возьмем
вспомогательную функцию , равную подынтегральной функции в предыдущем примере.
Поверхность
интегрирования составим из следующих частей: полусфера верхнего полупространства
радиуса
,
полусферы около изолированных точек
,
находящиеся в верхнем полупространстве, комплексная плоскость Z. Точки
окружим
полусферами радиуса
.Так,
что
,
где аргументы меняются в пределах
.
В верхнем полупространстве имеется еще одна особая точка
По теореме о вычетах
.
Из
леммы Жордана видно, что
.
Сумма вычетов
При стремлении радиуса полусфер около точек
к
нулю ,имеем полную комплексную плоскость Z. Для оценки интегралов около этих полусфер
рассмотрим лорановское разложение
в окрестности этих точек. Предварительно функцию представим в виде
.
В
числителе интерес представляет только второе произведение, лорановское разложение
которого имеет вид.
.
В
результате в изолированной точке
рассматриваем
функцию
,
где
непрерывная
в точке
функция. Отсюда вытекает, что интеграл 
.
Интеграл
около изолированной точки
выразится
в виде
Оба интеграла не имеют действительной
пространственной части и не вносят вклад в вычисление .Интеграл в верхней половине
пространства около изолированной точки
равен вычету, расчитанному выше в примере. В итоге имеем



Окончательно имеем интеграл

Пример.
Вычислить
двойной интеграл 
,
где
-поверхность
-сферы радиуса
.
Решение.
Область G , ограниченная данной поверхностью,
содержит четыре особые точки второго порядка . Этими особыми точками являются
корни квадратного уравнения . которое находится в знаменателе подыинтегральной
функции
.
В соответствии с алгеброй
Комплексного
пространства
квадратный
многочлен имеет согласно условиям
(1.2)
пункта 1.1.2. четыре корня в пространстве
и может быть разложен на произведение линейных множителей по двум эквивалентным
вариантам
![]()
Согласно
пункту 1.6 и формуле 1.64 интеграл JJ будет
равен сумме вычетов по всем особым точкам подынтегральной функции![]()
В
силу единственности разложения в ряд Тейлора и Лорана (пункты и примеры в них
1.4.1,1.4.2) аналитических в выделенной области пространства функций и эквивалентности
их разложения на произведение линейных множителей сумма вычетов по изолированным
точкам
, равна сумме вычетов по изолированным точкам
.
В результате интеграл в пространстве
Можно
вычислить как
Произведем вычисления




Таким образом , суммы вычетов равны и окончательно интеграл равен

Eсли область интегрирования ограничена верхней половиной пространства, так что необходимо вычислить несобственный двойной интеграл

Подынтегральная функция удовлетворяет лемме (К.Жордана) пункт1.7.3.
В
верхней половине пространства находится одна пространственная особая точка
.
Как было показано выше сумма
вычетов по особым точкам
эквивалентна сумме вычетов по особым точкам
,
поэтому интеграл будет равен
![]()
![]()
Окончательно получим
.
9.3. Исследование поля критических температур перехода в сверхпроводящее состояние известных соединений.
Температурное поле перехода керамики в сверхпроводящее состояние, а также в проводящее состояние представлено на графиках рис 88-100 и прилагаемых к ним расчетным таблицам.
Основные
выводы из расчета и графического построения следующие. Сверхпроводящие керамики
существуют в интервале
изменения стехиометрического коэффициента по кислороду. Рассмотрены керамики
,
где М -символ редкоземельного элемента.
|
||