• Nie Znaleziono Wyników

Definicja

Łukiem zwykłym skierowanym nazywamy taki łuk zwykły, któremu nadano kierunek, tzn. wyróżniono początek i koniec.

Parametryzacja łuku jest zgodna z jego kierunkiem, jeżeli wraz ze wzrostem wartości parametru t poruszamy się po łuku od jego początku do jego końca.

Krzywa Jordana jest skierowana dodatnio ⇔ gdy poruszając się zgodnie z jej kierunkiem, mamy wnętrze obszaru ograniczonego tą krzywą po lewej stronie.

Całkowanie funkcji zespolonej zmiennej zespolonej

Definicja

Łukiem zwykłym skierowanym nazywamy taki łuk zwykły, któremu nadano kierunek, tzn. wyróżniono początek i koniec.

Parametryzacja łuku jest zgodna z jego kierunkiem, jeżeli wraz ze wzrostem wartości parametru t poruszamy się po łuku od jego początku do jego końca.

Krzywa Jordana jest skierowana dodatnio ⇔ gdy poruszając się zgodnie z jej kierunkiem, mamy wnętrze obszaru ograniczonego tą krzywą po lewej stronie.

Funkcja zespolona zmiennej rzeczywistej. Całkowanie funkcji zespolonej zmiennej zespolonej8 / 16

Całkowanie funkcji zespolonej zmiennej zespolonej

Definicja

Niech f (z) będzie ciągłą funkcją zespoloną zmiennej zespolonej, a>

AB będzie łukiem zwykłym o parametryzacji zgodnej z jego kierunkiem.

Całkę funkcji f (z) po łuku>

Obliczyć całki funkcji zespolonych: a)

Całkowanie funkcji zespolonej zmiennej zespolonej

Definicja

Niech f (z) będzie ciągłą funkcją zespoloną zmiennej zespolonej, a>

AB będzie łukiem zwykłym o parametryzacji zgodnej z jego kierunkiem.

Całkę funkcji f (z) po łuku>

Obliczyć całki funkcji zespolonych:

a)

Funkcja zespolona zmiennej rzeczywistej. Całkowanie funkcji zespolonej zmiennej zespolonej9 / 16

Całkowanie funkcji zespolonej zmiennej zespolonej

Definicja

Niech f (z) będzie ciągłą funkcją zespoloną zmiennej zespolonej, a>

AB będzie łukiem zwykłym o parametryzacji zgodnej z jego kierunkiem.

Całkę funkcji f (z) po łuku>

ABokreślamy wzorem:

Z

>AB

f (z) dz = Z β

α

f (z(t))z0(t) dt

Przykład

Obliczyć całki funkcji zespolonych:

a) Z

>AB

Re z · Im z dz, gdzie>

AB – odcinek o początku 0 i końcu 1 + 2j ;

Całkowanie funkcji zespolonej zmiennej zespolonej

Przykład – c.d.

c) I

K (z0;R)

dz

z − z0, gdzie K (z0; R) – okrąg o środku z0 i promieniu R, skierowany dodatnio.

Funkcja zespolona zmiennej rzeczywistej. Całkowanie funkcji zespolonej zmiennej zespolonej10 / 16

Całkowanie funkcji zespolonej zmiennej zespolonej

Twierdzenie (związek całki funkcji zespolonej z całką krzywoliniową skierowaną funkcji rzeczywistej)

Niech f (z) = u(x , y ) + jv (x , y ). Wówczas Z

>AB

f (z) dz istnieje ⇔ istnieją całki krzywoliniowe skierowane

Z

Funkcją pierwotnąfunkcji f (z) na obszarze D ⊂ C nazywamy każdą taką funkcję F (z), że F0(z) = f (z) dla dowolnego z ∈ D.

Całkowanie funkcji zespolonej zmiennej zespolonej

Twierdzenie (związek całki funkcji zespolonej z całką krzywoliniową skierowaną funkcji rzeczywistej)

Niech f (z) = u(x , y ) + jv (x , y ). Wówczas Z

>AB

f (z) dz istnieje ⇔ istnieją całki krzywoliniowe skierowane

Z

Funkcją pierwotnąfunkcji f (z) na obszarze D ⊂ C nazywamy każdą taką funkcję F (z), że F0(z) = f (z) dla dowolnego z ∈ D.

Funkcja zespolona zmiennej rzeczywistej. Całkowanie funkcji zespolonej zmiennej zespolonej11 / 16

Całkowanie funkcji zespolonej zmiennej zespolonej

Twierdzenie (związek całki funkcji zespolonej z całką krzywoliniową skierowaną funkcji rzeczywistej)

Niech f (z) = u(x , y ) + jv (x , y ). Wówczas Z

>AB

f (z) dz istnieje ⇔ istnieją całki krzywoliniowe skierowane

Z

Całkowanie funkcji zespolonej zmiennej zespolonej

Twierdzenie

Jeżeli funkcja f (z) jest ciągła na obszarze D ⊂ C i ma na nim funkcję pierwotną F (z), to dla dowolnego łuku zwykłego>

AB

(całka nie zależy od drogi całkowania).

Przykład

Funkcja zespolona zmiennej rzeczywistej. Całkowanie funkcji zespolonej zmiennej zespolonej12 / 16

Całkowanie funkcji zespolonej zmiennej zespolonej

Twierdzenie

Jeżeli funkcja f (z) jest ciągła na obszarze D ⊂ C i ma na nim funkcję pierwotną F (z), to dla dowolnego łuku zwykłego>

AB Z

>AB

f (z) dz = Z B

A

f (z) dz = F (B) − F (A)

(całka nie zależy od drogi całkowania).

Przykład

Z 3j

zez2dz = 1 2

hez2i3j

j = 1 2

e−9− e−1

Całkowanie funkcji zespolonej zmiennej zespolonej

Twierdzenie (całkowe Cauchy’ego)

Jeżeli funkcja f (z) jest funkcją holomorficzną w obszarze jednospójnym D, a C jest kawałkami gładką krzywą Jordana leżącą w tym obszarze, to

I

z2+ 1 = 0 po każdej kawałkami gładkiej krzywej Jordana, która nie otacza punktów z1= −j oraz z2= j ;

b) I

C

dz

sin z = 0 po każdej kawałkami gładkiej krzywej Jordana, która nie otacza punktów zk = kπ, k ∈ Z.

Funkcja zespolona zmiennej rzeczywistej. Całkowanie funkcji zespolonej zmiennej zespolonej13 / 16

Całkowanie funkcji zespolonej zmiennej zespolonej

Twierdzenie (całkowe Cauchy’ego)

Jeżeli funkcja f (z) jest funkcją holomorficzną w obszarze jednospójnym D, a C jest kawałkami gładką krzywą Jordana leżącą w tym obszarze, to

I

C

f (z) dz = 0

Przykład a)

I

C

dz

z2+ 1 = 0 po każdej kawałkami gładkiej krzywej Jordana, która nie otacza punktów z1= −j oraz z2= j ;

b) I

C

dz

sin z = 0 po każdej kawałkami gładkiej krzywej Jordana, która nie otacza punktów zk = kπ, k ∈ Z.

Całkowanie funkcji zespolonej zmiennej zespolonej

Twierdzenie (całkowe Cauchy’ego)

Jeżeli funkcja f (z) jest funkcją holomorficzną w obszarze jednospójnym D, a C jest kawałkami gładką krzywą Jordana leżącą w tym obszarze, to

I

z2+ 1 = 0 po każdej kawałkami gładkiej krzywej Jordana, która nie otacza punktów z1= −j oraz z2= j ;

b) I

C

dz

sin z = 0 po każdej kawałkami gładkiej krzywej Jordana, która nie otacza punktów zk = kπ, k ∈ Z.

Funkcja zespolona zmiennej rzeczywistej. Całkowanie funkcji zespolonej zmiennej zespolonej13 / 16

Całkowanie funkcji zespolonej zmiennej zespolonej

Wnioski

1 Jeżeli f (z) jest funkcją holomorficzną w obszarze jednospójnym D, to Z

>AB

f (z) dz dla>

AB ⊂ D nie zależy od kształtu łuku, a jedynie od jego początku A i końca B.

2 Jeżeli f (z) jest funkcją holomorficzną w obszarze jednospójnym D z wyjątkiem punktów z1, z2, ..., zn, a C jest kawałkami gładką,

skierowaną dodatnio krzywą Jordana leżącą w obszarze D i otaczającą wszystkie te punkty, to

I

gdzie Ck są skierowanymi dodatnio okręgami o środkach zk, rozłącznymi ze sobą i z krzywą C .

Całkowanie funkcji zespolonej zmiennej zespolonej

Wnioski

1 Jeżeli f (z) jest funkcją holomorficzną w obszarze jednospójnym D, to Z

>AB

f (z) dz dla>

AB ⊂ D nie zależy od kształtu łuku, a jedynie od jego początku A i końca B.

2 Jeżeli f (z) jest funkcją holomorficzną w obszarze jednospójnym D z wyjątkiem punktów z1, z2, ..., zn, a C jest kawałkami gładką,

skierowaną dodatnio krzywą Jordana leżącą w obszarze D i otaczającą wszystkie te punkty, to

I

gdzie Ck są skierowanymi dodatnio okręgami o środkach zk, rozłącznymi ze sobą i z krzywą C .

Funkcja zespolona zmiennej rzeczywistej. Całkowanie funkcji zespolonej zmiennej zespolonej14 / 16

Całkowanie funkcji zespolonej zmiennej zespolonej

Twierdzenie (wzór całkowy Cauchy’ego)

Jeżeli f (z) jest funkcją holomorficzną w obszarze jednospójnym D, a C jest kawałkami gładką, skierowaną dodatnio krzywą Jordana leżącą w obszarze D i otaczającą pewien punkt z0, to

f (z0) = 1

Całkowanie funkcji zespolonej zmiennej zespolonej

Twierdzenie (wzór całkowy Cauchy’ego)

Jeżeli f (z) jest funkcją holomorficzną w obszarze jednospójnym D, a C jest kawałkami gładką, skierowaną dodatnio krzywą Jordana leżącą w obszarze D i otaczającą pewien punkt z0, to

f (z0) = 1

Funkcja zespolona zmiennej rzeczywistej. Całkowanie funkcji zespolonej zmiennej zespolonej15 / 16

Całkowanie funkcji zespolonej zmiennej zespolonej

Przykład Obliczyć

I

C

dz

z2+ 1, jeżeli C jest okręgiem o środku z0 = 0 i promieniu R = 2.

Twierdzenie (wzór całkowy Cauchy’ego)

Jeżeli f (z) jest funkcją holomorficzną w obszarze jednospójnym D, a C jest kawałkami gładką, skierowaną dodatnio krzywą Jordana leżącą w obszarze D i otaczającą pewien punkt z0, to

f (z0) = 1 2πj

I

C

f (z) z − z0 dz Przykład

Twierdzenie (uogólnienie wzoru całkowego Cauchy’ego)

Jeżeli f (z) jest funkcją holomorficzną w obszarze jednospójnym D, a C jest kawałkami gładką, skierowaną dodatnio krzywą Jordana leżącą w obszarze D i otaczającą pewien punkt z0, to

f(n)(z0) = n!

2πj I

C

f (z) (z − z0)n+1 dz

Przykład Obliczyć

I

K (1;1)

zez (z − 1)3dz.

Funkcja zespolona zmiennej rzeczywistej. Całkowanie funkcji zespolonej zmiennej zespolonej16 / 16

Twierdzenie (uogólnienie wzoru całkowego Cauchy’ego)

Jeżeli f (z) jest funkcją holomorficzną w obszarze jednospójnym D, a C jest kawałkami gładką, skierowaną dodatnio krzywą Jordana leżącą w obszarze D i otaczającą pewien punkt z0, to

f(n)(z0) = n!

2πj I

C

f (z) (z − z0)n+1 dz Przykład

Obliczyć I

K (1;1)

zez (z − 1)3dz.

Powiązane dokumenty