2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки




 
 Метод Лапласа и асимптотика интеграла
Сообщение14.07.2012, 01:35 
Здравствуйте!
При решении уравнения:$$y''-2xy'-(1-2i\varepsilon)y=0$$

возникла проблема. Уравнение решалось методом Лапласа, в результате получен интеграл:
$$y(x)=\int\frac{\exp(px-\frac{p^2}{4})}{p^{n+1}}dp,$$
где $n+1=-i\varepsilon+\frac{1}{2}, n \in \mathbb{Z}$


Необходимо найти асимптотику интеграла при $x\rightarrow\mp\infty$. Думаю, здесь необходимо применить метод перевала, но не получается. Помогите пожалуйста!

 
 
 
 Re: Метод Лапласа и асимптотика интеграла
Сообщение14.07.2012, 08:20 
Может проще будет свести к уравнению Риккати и там применить разложение по обратным степеням $x$.
Положим $y=e^z$. Тогда
$z'' +{z'}^2 = 2xz'+1-2i\varepsilon$
Полагая
$z'=2x + a +b/x + \dots$
находим
$z'=2x -(1/2 +i\varepsilon)/x + \dots$
Интегрируя получим асимптотику для $z$, а потом и для $y$

 
 
 
 Re: Метод Лапласа и асимптотика интеграла
Сообщение14.07.2012, 10:48 
Возможно, поможет, что
$$
y^{(n+1)}(x)=\int\exp\left(px-\frac{p^2}{4}\right)dp=\sqrt{\pi } e^{x^2} \text{erf}\left(\frac{ p-2 x}2\right)+C
$$

 
 
 
 Re: Метод Лапласа и асимптотика интеграла
Сообщение14.07.2012, 13:15 
Спасибо за помощь, но необходимо использовать именно методы ТФКП. Вот к примеру в случае $x\rightarrow\p\infty$ решалось так:
$$y(x)=\frac{1}{2\pi i}\int\frac{\exp(px)}{p^{n+1}}dp=\frac{1}{2\pi i}x^n\int\frac{\exp(s)}{s^{n+1}}ds=\frac{x^n}{\Gamma(n+1)},$$
где в интеграле провели замену: $px=s, а затем использовали известное выражение для гамма-функции:

$\frac{1}{\Gamma(n)}=\frac{1}{2\pi i}\int\exp(s)s^{-n}ds$
.
А вот в случае при $x\rightarrow - \infty$ возникает проблема с выбором контура интегрирования.

 
 
 [ Сообщений: 4 ] 


Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group