Metodo della fase stazionaria
Ciao a tutti,
sto avendo dei problemi a capire come il applicare il metodo della fase stazionaria. Se ho ben capito è un metodo di approssimazione per integrali del tipo
[tex]$I(k) = \int_{-\infty}^{\infty} g(x) e^{i k f(x)} dx$[/tex]
per grandi [tex]$k$[/tex]. L'idea è che posso approssimare l'argomento dell'esponenziale con la sua espansione attorno ad un punto di minimo. Se chiamo il punto di minimo [tex]$x_c$[/tex], (con [tex]$f''(x_c)>0$[/tex] e [tex]$f'(x_c)=0$[/tex]) posso scrivere
[tex]$f(x) \approx f(x_c) - f''(x_c) \frac{(x-x_c)^2}{2} + ...$[/tex]
dunque l'integrale si riduce a
[tex]$I(k) \approx e^{ikf(x_c)}\int_{-\infty}^{\infty} g(x) e^{- i k f''(x_c) \frac{(x-x_c)^2}{2}} dx \approx g(x_c) e^{ikf(x_c)} \sqrt{\frac{2\pi}{k f''(x_c)}}$[/tex]
(nell'ultimo passaggio forse manca qualche fattore moltiplicativo ma non dovrebbe troppa differenza)
Ammesso che quello che precede sia vero come procedo nel caso in cui $g(x_c) = 0$? E nel caso in cui l'integrale sia da calcolare su un range finito come si ragiona? Oppure se $f(x)$ non ha punti stazionari? C'è qualcuno che ha qualche link/riferimento a un testo sull'argomento che affronti la questione un po' organicamente e magari con qualche esempio?
Per completezza vi scrivo anche l'integrale che dovrei calcolare con questo metodo
[tex]$J(k) = \int_{-\infty}^{\infty} dx \frac{x^2}{\sqrt{x^2 + 1}} e^{ i k \sqrt{x^2+1}}$[/tex]
che mi da problemi perchè la fase è stazionaria per [tex]$x=0$[/tex] e
[tex]$g(0)= \left. \frac{x^2}{\sqrt{x^2 + 1}} \right|_{x=0} =0 $[/tex]
però mi si dice che dovrebbe andare come
[tex]$J(k) \approx e^{ik}$[/tex]
sono confuso...
Grazie in anticipo...
sto avendo dei problemi a capire come il applicare il metodo della fase stazionaria. Se ho ben capito è un metodo di approssimazione per integrali del tipo
[tex]$I(k) = \int_{-\infty}^{\infty} g(x) e^{i k f(x)} dx$[/tex]
per grandi [tex]$k$[/tex]. L'idea è che posso approssimare l'argomento dell'esponenziale con la sua espansione attorno ad un punto di minimo. Se chiamo il punto di minimo [tex]$x_c$[/tex], (con [tex]$f''(x_c)>0$[/tex] e [tex]$f'(x_c)=0$[/tex]) posso scrivere
[tex]$f(x) \approx f(x_c) - f''(x_c) \frac{(x-x_c)^2}{2} + ...$[/tex]
dunque l'integrale si riduce a
[tex]$I(k) \approx e^{ikf(x_c)}\int_{-\infty}^{\infty} g(x) e^{- i k f''(x_c) \frac{(x-x_c)^2}{2}} dx \approx g(x_c) e^{ikf(x_c)} \sqrt{\frac{2\pi}{k f''(x_c)}}$[/tex]
(nell'ultimo passaggio forse manca qualche fattore moltiplicativo ma non dovrebbe troppa differenza)
Ammesso che quello che precede sia vero come procedo nel caso in cui $g(x_c) = 0$? E nel caso in cui l'integrale sia da calcolare su un range finito come si ragiona? Oppure se $f(x)$ non ha punti stazionari? C'è qualcuno che ha qualche link/riferimento a un testo sull'argomento che affronti la questione un po' organicamente e magari con qualche esempio?
Per completezza vi scrivo anche l'integrale che dovrei calcolare con questo metodo
[tex]$J(k) = \int_{-\infty}^{\infty} dx \frac{x^2}{\sqrt{x^2 + 1}} e^{ i k \sqrt{x^2+1}}$[/tex]
che mi da problemi perchè la fase è stazionaria per [tex]$x=0$[/tex] e
[tex]$g(0)= \left. \frac{x^2}{\sqrt{x^2 + 1}} \right|_{x=0} =0 $[/tex]
però mi si dice che dovrebbe andare come
[tex]$J(k) \approx e^{ik}$[/tex]
sono confuso...
Grazie in anticipo...
Risposte
Il metodo come da te descritto è applicabile solo se $g(x_c) \ne 0$.
Questi argomenti sono descritti in un libricino della Dover,
N.G. De Bruijn, "Asymptotic methods in analysis".
Questi argomenti sono descritti in un libricino della Dover,
N.G. De Bruijn, "Asymptotic methods in analysis".