一个复函数的积分,本科“数物”课程留下的彩蛋

文摘   2024-06-23 09:44   北京  

最近在看曾谨言老师的《量子力学》卷二时,费曼路径积分那个地方有个推导过程用到了下面的积分式

很想知道是怎么积出来的,想了段时间就是没有想出来。直到某一天翻到了本科大二《数学物理方法Ⅰ》课程的笔记,就在最后一页,数物1最后一节课讲的就是这个积分,当时以为这只是应用复变函数路径积分的一个例题,现在我知道了,H.W.老师可不是随便讲一个例题,而是在时刻铺垫我们之后的学习。

下面说说这个积分的过程(当然要用到复变函数的知识),首先在复平面上选如图的一个闭合正向回路

图片源于本文作者

其中R→∞。根据柯西定理,有如下的复变函数积分式

把每一段路径单独写出来

为了考察等号右边第二项的数值,将第二项取一下模长

其中用到了在积分范围内函数sin2θ数值大于4θ/π。所以有

彩蛋!

本文完。


地球远征军
普通一本毕业的物理大学生,在普通一本继续读物理研究生,当个普通人的同时多多思考宇宙。记录学习物理之路上的有趣见闻,一起保持住刚学习物理时的惊喜感和好奇心,希望有生之年看到人类遨游宇宙,走向星空。
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