作者endlesschaos (Knight of Owner)
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标题Re: [理工] [工数] 留数定理
时间Fri Nov 26 19:31:11 2010
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f(z)
evaluate ∮ ------- dz
z - a
a为曲线上之一点, f(z)除了a点外在曲线内区域解析
由於 a 在曲线上未定义
因此考虑曲线 C 和曲线 c* 的积分
f(z) f(z) f(z) f(z)
=> ∮------- dz = ∫ ------- dz + ∫ ------- dz - ∫ ------- dz
z - a C z - a c* z - a c* z - a
π π
其中 c* : z = εe^(iθ) ε→0 , θ:- --- → ---
2 2
(角度和图中显示不尽相同,但要表达的是顺时针绕半圈)
f(z) f(z)
故 ∮------- dz = - ∫ ------- dz (∵ f(z)在C和c*构成的封闭曲线内区域解析 )
z - a c* z - a
1 f(z)
= - --- * ∮(顺时针) ------- dz
2 c* z - a
1
= - --- * [- 2πi * Res(a)]
2
= πi * Res(a)
因此
曲线上若存在一阶奇异点
可直接通过并使其贡献一半的留数
由於原题 cosθ - a 使 f(θ) 无意义之点为一阶奇异点
因此仍可利用留数积分
概念上是这样
如果有错误的地方还请指教
--
补上原题积分的步骤
π cosθ
I = ∫ ----------- dθ
0 cosθ - a
1 2π e^(iθ)
= --- Re [∫ ----------- dθ]
2 0 cosθ - a
1 z 1
= --- Re [∮ ------------------ * ---- dz]
2 |z|=1 1 1 iz
---(z + ---) - a
2 z
1 -2iz
= --- Re [∮ --------------- dz]
2 z^2 - 2az + 1
1 ____ ____
= --- Re {πi * [Res(a + √1 - a^2 i) + Res(a - √1 - a^2 i)]}
2
____ ____ -2iz |
Res(a + √1 - a^2 i) = [z - (a + √1 - a^2 i)]* ---------------|
z^2 - 2az + 1 |z = z1
-2iz |
= ---------| ____
2z - 2a |z = a + √1 - a^2 i
-a
= ----------- - i
____
√1 - a^2
____ -2iz |
Res(a - √1 - a^2 i) = ---------| ____
2z - 2a |z = a - √1 - a^2 i
a
= ----------- - i
____
√1 - a^2
1 1
故所求 = --- Re[πi * (-2i)] = --- Re[2π] = π
2 2
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