柯西积分公式及其推论
- 格式:ppt
- 大小:257.50 KB
- 文档页数:15
柯西积分公式及其推广论文柯西积分公式及其推广摘要:学复变以来,一直比较困惑于柯西积分定理、柯西积分公式及留数定理等三个问题的界线,同时也对于积分何时为零何时不为零的条件很模糊。
本文主要是归纳了有关这三个问题之间的一些关系及推导过程。
同时也得柯西积分公式进行了推导,并举例其应用。
关键词:柯西积分定理,柯西积分公式,留数定理,柯西积分公式的推广目录论文封面1摘要2对柯西积分的认识4一柯西积分定理与柯西积分公式5二留数定理及其与柯西积分公式的关系71.留数定理72.留数的求法83.留数定理与柯西积分公式的关系9三柯西积分公式的推广101.高阶导数102.处的柯西积分公式103.复连通区域中的柯西公式114.z在积分路径C上的柯西积分公式11四柯西积分公式的计算应用12五参考文献16对柯西积分公式的认识柯西积分公式是一个用边界值表示解析函数内部值的积分公式,也可以说是解析函数的积分表达式,柯西积分定理和柯西积分公式复变函数的基本定理和基本公式,因而成为了研究解析函数各种局部性质的重要工具。
首先,柯西积分定理与复交函数的积分有着密切的联系,为了能更好的对柯西积分公式应用和推广,通过留数定理与复变函数的积分之间的关系,有以下的结论:柯西积分定理实际上是被积函数在积分区域内为解析函数的留数定理;柯西积分公式实际上是被积函数在积分区域内有一阶极点的留数定理;高阶导数公式实际上是被积函数在积分区域内有n+l阶点的留数定理。
本文归简单给出柯西积分定理与柯西积分公式、高阶导数公式、留数定理之间的推导关系。
其次,从复积分求解出发,柯西积分定理只回答了解析函数沿闭域内任意一周线的积分值为零的问题,并由此导出了著名的柯西积分公式,即解析函数在C所围的区域内任一点z的函数值均可由在C上的积分值完全确定,这也只给出了求解光滑周线域内有一个或有限个奇点的复积分方法,而复积分的范围很大,有很多问题都超出了柯西积分定理的条件,因此本文对柯西积分的推广作了一个归纳。
()()c f d i z ξξξ-⎰
内解析,在区域D 的边界()c f d i z ξξξ-⎰
柯西积分公式对于无界区域也成立:如果无界区域是有限条简单闭曲线C ,函数在内除了点外连续,同时当z 趋于∞时存在()c f d i z ξξξ--⎰ 柯西积分公式说明:如果一个函数在简单闭合曲线内部的值完全可由C 上的值而定。
1()()n c f d i z ξξξ+-⎰ 的导数仍为解析函数, 1()()n c f d i z ξξξ+-⎰
由定理可知,由函数在区域且也推出其各阶导数在D 内存在且连续。
这便是解析函数所具有的极好的性质,我们有()0c f z dz =⎰
内解析。
他刻画了解析函数的又一种定义。
函数()f z 在以C 为边界的有界区域()()c f d i z ξξξ-⎰ z 对于复变函数的研究颇具意义。
§3. 柯西积分公式及其推广【刘连寿、王正清编著《数学物理方法》P 36-42】 柯西积分公式定理:设区域的边界是围线,D l ()f z 在D (D l =+)上解析,则 ()()12l f z f dz i z απα=−∫ ()D α∈ 柯西积分公式 证明:对于任意固定的D α∈,由前面的例子知1112l dz i z πα=−∫,两边乘以()f α,得()()12l f f dz i z ααπα=−∫ 因此,只要证得()()0lf z f z αα−=−∫ ,即()()()2l l f z f dz dz if z z απααα==−−∫∫ , 这就证得柯西积分公式。
()()f z f z αα−−作为的函数在内除z D z α=点外均解析。
以z α=为圆心,很小的ε为半径,作圆周c ε。
由前面的柯西定理的复连通区域推广,得()()()()lc f z f f z f dz dz z z εαααα−−=−−∫∫ ,上式并表明右边的积分是与c ε的半径ε无关的,所以()()()()0lim cc f z f f z f dz dz z z εεεαααα→−−=−−∫∫ 而由以前学过的不等式,()()()()max 2c cf z f f z f dz z z εεααπεαα−−≤−−∫()()max 2c c f z f z εεαπεα−=−()()()()max 22max cc f z f f z f εεαπεπαε−==−当0ε→时,c εα→(z α→),由于()f z 是连续的,则 ()()0lim max 0c f z f εεα→−=, ()()()()00limlim 2max 0c c f z f dz f z f z εεεεαπαα→→−∴≤−−∫=,而()()0lim 0c f z f dz z εεαα→−≥−∫,()()()()0lim0lim 0cc f z f f z f dz dz z z εεεεαααα→→−−∴=⇒=−−∫∫ 。