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[求助] 两道有用的定积分(量子力学中的)

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发表于 2015-5-31 23:34:51 | 显示全部楼层 |阅读模式

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本帖最后由 282842712474 于 2015-6-1 09:03 编辑

求证

$$\int_0^T \exp\left(-\frac{a}{T-t}-\frac{b}{t}\right)\frac{\dif t}{\sqrt{(T-t)t^3}}=\sqrt{\frac{\pi}{bT}}\exp\left(-\frac{1}{T}(\sqrt{a}+\sqrt{b})^2\right)$$

$$\int_0^T \exp\left(-\frac{a}{T-t}-\frac{b}{t}\right)\frac{\dif t}{\left[\sqrt{(T-t)t}\right]^3}=\sqrt{\frac{\pi}{T^3}}\frac{\sqrt{a}+\sqrt{b}}{\sqrt{ab}}\exp\left(-\frac{1}{T}(\sqrt{a}+\sqrt{b})^2\right)$$

(已经仔细检查过,录入没有错误)

这两个积分在量子力学的微扰论中很有用,可是我想不出积分的思路,求解释~~
毋因群疑而阻独见  毋任己意而废人言
毋私小惠而伤大体  毋借公论以快私情
发表于 2015-6-1 01:11:46 | 显示全部楼层
\[\begin{array}{l}
I  = \int\limits_0^T {\exp \left( { - \frac{a}{{T - t}} - \frac{b}{t}} \right)} \frac{{dt}}{{\sqrt {\left( {T - t} \right){t^3}} }}\left( {replace t with\frac{T}{{x\sqrt {\frac{a}{b}}  + 1}} } \right) \\
  = \frac{1}{T}\sqrt[4]{{\frac{a}{b}}}\exp \left( { - \frac{a}{T} - \frac{b}{T}} \right) \times \int\limits_0^\infty  {\exp \left( { - \frac{{\sqrt {ab} }}{T}\left( {x + \frac{1}{x}} \right)} \right)\frac{1}{{\sqrt x }}} dx \\
  = \frac{1}{T}\sqrt[4]{{\frac{a}{b}}}\exp \left( { - \frac{a}{T} - \frac{b}{T}} \right) \times \int\limits_0^\infty  {\exp \left( { - \frac{{\sqrt {ab} }}{T}\left( {x + \frac{1}{x}} \right)} \right)\frac{1}{{\sqrt {{x^3}} }}} dx\left( {replace x with\frac{1}{x} } \right) \\
  = \frac{1}{T}\sqrt[4]{{\frac{a}{b}}}\exp \left( { - \frac{a}{T} - \frac{b}{T} - \frac{{2\sqrt {ab} }}{T}} \right) \times \int\limits_0^\infty  {\exp \left( { - \frac{{\sqrt {ab} }}{T}{{\left( {\sqrt x  - \frac{1}{{\sqrt x }}} \right)}^2}} \right)} d\left( {\sqrt x  - \frac{1}{{\sqrt x }}} \right) \\
  = \frac{1}{T}\sqrt[4]{{\frac{a}{b}}}\exp \left( { - \frac{a}{T} - \frac{b}{T} - \frac{{2\sqrt {ab} }}{T}} \right) \times \int\limits_{ - \infty }^\infty  {\exp \left( { - \frac{{\sqrt {ab} }}{T}{u^2}} \right)} du \\
  = \frac{{\sqrt {a\pi } }}{T}\exp \left( { - \frac{a}{T} - \frac{b}{T} - \frac{{2\sqrt {ab} }}{T}} \right) \\
\end{array}\]

点评

在最后一步搞错了,最后一步的积分结果,跟顶楼给出的结果是一样的。赞一个!  发表于 2015-6-1 09:12
最后的结果有点差异,但至少从量纲的角度来看,你的结果是不对的。(a、b具有时间的量纲,整个积分具有时间的倒数的量纲,你的积分结果不符合这一量纲~~^_^  发表于 2015-6-1 09:07

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毋因群疑而阻独见  毋任己意而废人言
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发表于 2015-6-1 11:33:59 | 显示全部楼层
试一下复积分,找个积分路径。

点评

@282842712474,第一反应是用留数定理,没有细想,你可以考虑下。这里的a,b应该都是正数吧?  发表于 2015-6-5 10:10
没什么思路~~这个又不是$2\pi$的积分,比较难想  发表于 2015-6-5 09:03
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