Дан интеграл по кривой в комплексной плоскости int_C 1/z dz вокруг окружности радиуса 1. Объясните выбор теоремы комплексного анализа для вычисления интеграла и обсудите, как изменится ответ при смещении центра окружности

23 Апр в 16:01
7 +2
0
Ответы
1
Выбор теоремы: удобнее всего применить теорему о вычетах (или частный случай — формулу Коши). Функция f(z)=1/zf(z)=1/zf(z)=1/z аналитична всюду, кроме простого полюса в z=0z=0z=0 с вычетом Res⁡(1/z,0)=1\operatorname{Res}(1/z,0)=1Res(1/z,0)=1. По теореме о вычетах
∮C1z dz=2πi∑вычеты внутри C ⁣Res⁡=2πi⋅1, \oint_C \frac{1}{z}\,dz = 2\pi i\sum_{\text{вычеты внутри }C}\! \operatorname{Res} = 2\pi i\cdot 1,
C z1 dz=2πiвычеты внутри C Res=2πi1,
если 000 лежит внутри кривой CCC.
Прямой расчёт на единичной окружности (центр в 000, ориентирована против часовой стрелки): при z=eitz=e^{it}z=eit, dz=ieitdtdz=i e^{it}dtdz=ieitdt,
∮C1z dz=∫02π1eit ieitdt=i∫02πdt=2πi. \oint_C \frac{1}{z}\,dz = \int_0^{2\pi}\frac{1}{e^{it}}\,i e^{it}dt = i\int_0^{2\pi}dt = 2\pi i.
C z1 dz=02π eit1 ieitdt=i02π dt=2πi.

Как меняется ответ при смещении центра: для окружности радиуса 111 с центром в aaa - если ∣a∣<1|a|<1a<1, то 000 внутри, и ∮C1z dz=2πi\displaystyle \oint_C \frac{1}{z}\,dz = 2\pi iC z1 dz=2πi;
- если ∣a∣>1|a|>1a>1, то 000 снаружи, и ∮C1z dz=0\displaystyle \oint_C \frac{1}{z}\,dz = 0C z1 dz=0;
- если ∣a∣=1|a|=1a=1, то контур проходит через сингулярность z=0z=0z=0 и интеграл в обычном смысле не определён.
Более общо, для произвольно ориентированного замкнутого CCC ∮C1z dz=2πi n(C,0), \oint_C \frac{1}{z}\,dz = 2\pi i\;n(C,0),
C z1 dz=2πin(C,0),
где n(C,0)n(C,0)n(C,0) — индекс (оборотов, ориентированный) кривой вокруг нуля.
23 Апр в 16:08
Не можешь разобраться в этой теме?
Обратись за помощью к экспертам
Гарантированные бесплатные доработки в течение 1 года
Быстрое выполнение от 2 часов
Проверка работы на плагиат
Поможем написать учебную работу
Прямой эфир