Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

33_all

.pdf
Скачиваний:
9
Добавлен:
03.06.2015
Размер:
477.98 Кб
Скачать

Особые точки однозначного характера

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

2003/2004

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

33

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1f

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z sin

 

z cos

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Найти все особые точки функции

 

f (z)=

 

 

 

 

 

 

 

1

 

esin

 

z z 2 , определить их тип. Ответ обосновать.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(cos z 1)2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Шабунин, Сидоров стр. 64 – 70 (примеры 9 - 13 стр. 68 – 72), Половинкин стр. 85 – 95 (примеры 1 - 4 стр. 91 – 93)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c f (z)=

 

ϕ(z)

,

где функция ψ(z)

регулярна при всех

z . Поэтому особые точки функции f (z) определяютя особыми

 

 

 

 

 

 

ψ(z)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

точками функции ϕ(z) и нулями знаменателя ψ(z).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Кандидаты в особые точки:

 

 

z = 0 - нуль знаменателя аргумента экспоненты,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z =1 - нуль знаменателя аргумента косинуса в числителе,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z = 2πk, k 1, ± 2,K - нули знаменателя,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z = ∞ .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2Покажем, что точка z = 0 является устранимой особой точкой1 для функции f (z):

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f (z)=

z(z + o(z 2 ))3 cos(1 + z + o(z))

e(z+o(z2 ))2

z2

=

(z 4 + o(z5 )) cos(1 + o(1))

e1+o(1) 4e cos1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z 2

 

+ o(z

3

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z 4

 

+ o(z5 )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

2

 

 

)1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Следовательно,

 

 

 

 

 

для

f (z).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z = 0 - УОТ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3Покажем, что точка

z =1 является

существенно особой2 для функции ϕ(z):

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(z

 

)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

пусть z

 

 

 

=1 +

 

 

 

 

 

 

 

, тогда lim z

 

=1

, а lim cos

 

 

 

 

 

= cos

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= cos

 

 

+ 2πl =0, т.е.

lim f

 

= 0 ;

 

 

 

 

π

 

 

 

 

 

 

 

 

z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

l

 

 

 

 

 

 

+ 2πl

 

 

 

 

 

l

→∞

 

 

l

 

 

 

 

 

l→∞

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

l→∞

 

l

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

l

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

+ 2πl

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

= cos(1 + 2πm)=1,

 

 

 

пусть теперь

 

zm

=1 +

 

 

 

 

,

тогда

 

lim zm =1 ,

а

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

cos

 

 

 

 

 

 

 

 

 

т.е.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2πm

 

 

 

 

lim cos

1 zm

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2πm

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos(1 + 2πm)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 sin

3

1

 

 

 

2

1 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lim f (z

 

)=

 

 

 

sin

 

 

0.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

e

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m

 

 

 

 

 

(cos1 1)

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Следовательно,

 

для f (z).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z =1 - СОТ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f (z).

e Рассмотрим точки

 

z = 2πk, k 1, ± 2,K ,

в которых

нули знаменателя совпадают с нулями числителя функции

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

2

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2πkt

 

cos

 

 

 

 

 

 

 

+ o(1) + o(t

 

)

 

t +o(t

 

)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f (t)=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 2πk

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Произведем

 

 

 

замену:

 

 

 

 

 

t = z 2πk .

 

 

Тогда

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

e

2πk +o(1) =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t 2

 

+ o(t

3

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

o

1

Определение. Изолированная особая точка a

 

 

 

функции

f : B ρ (a)→ C называется устранимой особой точкой, если

C

существует конечный предел lim f (z) C .

 

 

za

 

 

 

 

 

 

 

o

2

Определение. Изолированная особая точка a

 

функции

f : B ρ (a)→ C называется существенно особой точкой, если

C

не существует конечного или бесконечного предела lim f (z).

za

Особые точки однозначного характера

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

3

 

 

 

 

 

1

 

 

 

4

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

2πkt

 

cos

 

 

 

 

 

+ o(1) + o(t

 

)

 

2πk cos

 

 

 

+ o(1)

+ o(t)

 

 

 

 

 

1 2πk

 

1 2πk

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

e(o(1))2 =

 

 

 

 

eo(1) →∞ -

полюсы3

1-го

порядка

 

 

 

 

 

 

 

 

t 4

 

+ o(1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

+ o(1)

 

t0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(простые полюсы – ПП).

 

 

 

 

 

 

 

 

для функции f (z).

 

 

 

 

 

Точки

z = 2πk, k = ±1, ± 2,... - полюсы 1-го порядка

 

 

 

f

 

 

 

 

 

(НОТ)4,

т.к. в

любой

ее окрестности есть

полюсы

1-го

порядка

z = ∞

-

неизолированная

особая

точка

z = 2πk, k 1, ± 2,K (точка накопления полюсов).

o

3 Определение. Изолированная особая точка a C функции f : B ρ (a)→ C называется полюсом, если существует предел

lim f (z)= ∞.

za

o

4 Определение. Пусть функция f определена и регулярна в проколотой окрестности точки a C , т.е. на множестве B ρ (a),

ρ > 0 . Тогда точку a называют изолированной особой точкой (однозначного характера) функции f .

Разложение в ряд Лорана

 

 

 

 

1

 

2003/2004

33

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

f z

z 2

4

 

 

 

 

Разложить в ряд Лорана по степеням z 1

3i функцию

 

 

в кольце, которому принадлежит точка

z z 2i 2

 

 

 

 

 

 

 

z1. Указать границы кольца сходимости.

 Шабунин, Сидоров стр. 70 – 75 (примеры 1, 2 стр. 73 – 75), Половинкин стр. 78 – 85 (пример 1 стр. 83 – 84) Дробь правильная.

Находим корни уравнения z 0 . Получаем простой корень: z1 0 .

Находим корни уравнения z 2i 2 0 :

z2,3

2i . Получаем кратные корни: z2 2i и z3 2i .

Точки z1 0 и z2,3 2i являются особыми точками функции

f z (в них

f z не регулярна).

Разлагаем

f z на элементарные дроби:

 

 

 

 

 

A z 2 4zi 4 B z 2 2zi Cz

 

z 2 4

 

 

A B

 

C

 

 

A z 2i 2 Bz z 2i Cz

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

=

 

 

 

z z 2i 2

 

z

z 2i

 

z 2i 2

 

 

z z 2i 2

 

 

z z 2i 2

 

z 0 : 4A 4

A 1

 

 

 

 

 

 

 

z1 : 4iA 2iB C 0

 

 

2iB C 4i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z 2 : A B 1

 

 

 

B 0

 

 

 

 

 

 

C 4i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f z

1

 

 

4i

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z

z

2i 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для удобства дальнейших выкладок произведем замену z 1 3i w или z w 1 3i :

 

f w

 

 

1

 

 

 

 

4i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

w 1 3i

w 1 i 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f w :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12 12

 

 

 

Кольца аналитичности

 

 

 

 

w

 

1 i

 

2 ,

2 w 1 3i 12 32 10 ,

w10 .

При z 1 получаем w 3i , w 02 32 9 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т.о., раскладывать дроби в ряд Лорана по степеням w будем в кольце

2

w

 

 

10

Тейлора.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

При этом

 

1 i

 

 

 

 

w

 

 

 

1 3i

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

w n

 

 

1 n wn

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

w 1

3i

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 3i n 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3i

1

 

 

 

 

 

w

 

 

 

1 3i

n 0

 

 

1

3i

 

n 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 3i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4i

 

 

 

 

 

 

 

 

4i

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

4i

 

 

1

 

 

 

 

 

 

n

1 i

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

2

 

 

 

 

 

 

=

 

2 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

w 1 i

2

 

 

 

 

 

w

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

1 i

w

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 i

 

 

w

 

 

 

 

 

 

 

 

n

0

 

 

w

 

 

1 i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

1 i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

w

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

w

 

 

 

 

 

 

 

 

w

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

w

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

1

 

4in 1 i .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

wn 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

, используя разложения в ряд

 

4i

 

n

 

1 i n 1

=

w

2

1

 

n

 

 

=

 

 

 

 

n 1

 

 

w

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ответ:

в

кольце,

 

 

которму

принадлежит

точка

z 1

2

z 1 3i

 

10

f z

1 z 1 3i

 

+

1

 

4in 1 i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

n

 

 

n 1

 

n 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n 0

 

1 3i n 1

 

n 1

z 1 3i n 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Разложение в ряд Лорана

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

2003/2004

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

33

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2f

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Разложить в ряд Лорана по степеням (z 1 3i) функцию

f (z)=

 

 

 

z 2

4

 

в кольце, которому принадлежит точка

 

 

z(z 2i)2

 

 

 

 

z =1 . Указать границы кольца сходимости.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Шабунин, Сидоров стр. 70 – 75 (примеры 1, 2 стр. 73 – 75), Половинкин стр. 78 – 85 (пример 1 стр. 83 –

84)

 

 

 

 

 

 

c Дробь правильная.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Находим корни уравнения z = 0 . Получаем простой корень: z1 = 0 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Находим корни уравнения (z 2i)2

= 0 :

 

 

z2,3

= 2i . Получаем кратные корни:

z2 = 2i и z3

= 2i .

 

 

 

 

 

 

 

dТочки z1 = 0 и z2,3

 

 

 

= 2i

являются особыми точками функции

f (z) (в них

 

f (z) не регулярна).

 

 

 

 

 

 

 

 

eРазлагаем f (z) на элементарные дроби:

A(z 2i)2 + Bz(z 2i)+ Cz

 

 

A(z 2 4zi 4)+ B(z 2 2zi)+Cz

 

 

 

 

 

 

z 2 4

 

 

 

 

 

 

 

 

A

 

 

 

 

 

 

B

 

 

 

 

 

 

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z(z 2i)2

 

 

 

 

 

 

 

z

z 2i

 

(z 2i)2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z(z 2i)2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z(z 2i)2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z 0 : 4A = −4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A =1 Ì

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z1 : 4iA 2iB +C = 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Æ 2iB +C = 4i Ì

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z 2 : A + B =1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Æ B = 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Æ C = 4i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f (z)=

1

 

 

+

 

 

 

 

 

 

 

 

4i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z

 

(z

2i)2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f

Для удобства дальнейших

 

 

 

выкладок произведем замену z 1 3i = w или z = w +1 +3i :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f (w)=

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

 

 

 

 

 

 

 

4i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

w +1 + 3i

(w +1 +i)2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Кольца аналитичности

 

 

 

 

f (w):

 

 

 

 

 

 

 

 

 

w < 1 +i =

 

 

12 +12 =

2 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 < w < 1 +3i = 12 +32 = 10 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

w >

 

 

 

10 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

gПри z =1 получаем

 

w = −3i ,

w =

 

 

 

02

 

+32 =

 

 

9 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

w будем в кольце

 

 

2 < w <

 

10 , используя разложения в ряд

Т.о., раскладывать дроби в ряд Лорана по степеням

 

 

 

Тейлора.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

При этом

 

1 +i

 

<

 

w

 

<

 

1 +3i

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

w n

 

 

 

(1)n wn

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

(1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

w +1 +

3i

1 +

3i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

w

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1 +3i)

n+1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 +

 

 

 

 

 

 

 

 

1 +3i n=0

 

 

 

 

1 +3i

 

n=0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 +3i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 + i n

 

 

 

 

 

 

 

 

+ i n1

 

 

 

 

 

4i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4i

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

4i

 

 

 

 

n

 

 

 

 

4i

n

1

o

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

2

(1)

 

 

 

 

 

 

 

=

 

2

(1)

 

n

 

 

=

 

(w

+1 + i)

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

w

 

1 +i

 

 

 

 

 

 

 

 

w

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

w

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

+i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 +

 

 

 

 

w

 

n=0

 

 

 

 

 

 

 

w

1+i

 

w

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 +

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1+i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

w

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

w

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

w

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

w

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1)n+1 4in(1 +i)n1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

w

n+1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ответ:

 

 

 

 

 

в

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

кольце,

 

 

 

 

 

которму

 

 

 

 

принадлежит

 

 

 

точка

 

 

 

 

z =1

 

(

2 < z 1 3i <

10 )

 

 

f (z)

 

 

 

 

 

(1)n (z 1 3i)n

 

 

(1)n+1 4in(1 + i)n1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1 +

3i)

n+1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(z 1 3i)

n+1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вычисление интеграла по вещественной оси с помощью вычетов

 

 

 

 

1

 

2003/2004

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

33

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4f

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x cos(1 2x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Применяя теорию вычетов вычислить интеграл

 

 

 

 

 

 

 

 

dx .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

2

+ 4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Шабунин, Сидоров стр. 140 – 145 (примеры 6 стр. 144), Половинкин стр. 103 – 108 (пример 3 стр. 107 – 108)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x cos(1 2x)

 

 

 

 

x cos(2x 1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cЗамечая, что I =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

2

+ 4

 

 

 

 

 

 

x

2

+

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xei(2 x1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

для решения задачи достаточно вычислить несобственный интеграл

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

2

+ 4

 

 

 

 

 

 

 

 

и воспользоваться формулой

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x cos(1 2x)

 

 

 

 

 

xei(2 x1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I =

 

 

 

 

 

 

 

 

dx =

Re

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1)

 

 

 

x

2

+ 4

 

 

 

 

 

 

 

2

+

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−∞

 

 

 

 

 

 

 

 

−∞ x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dДля того чтобы применить теорему Коши1 о вычетах2, вводим функцию комплексной переменной

f (z)=

 

 

zei 2 z

(z 2 + 4)ei

 

 

и строим контур, состоящий из отрезка

вещественной

оси

[R, R]

и

полуокружности CR

= {z :

 

z

 

= R, Im z 0},

 

 

выбрав R так, чтобы все особые точки zk

(k =1,2,K, n) функции

f (z), лежащие в верхней полуплоскости, оказались

внутри контура. Тогда по теореме Коши о вычетах

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f (z)dz =

R

 

xei 2 x

 

 

dx +

f (z)dz =

2πi

n

res f (z).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(2)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(x

2

+ 4)e

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z=zk

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Γ

 

 

 

 

 

R

 

 

 

 

CR

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k =1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

e Переходим к пределу при

R → ∞. Так как в нашем случае

Φ(z)=

 

 

 

 

есть правильная рациональная дробь и

(z 2

+ 4)ei

α = 2 > 0 , то условия леммы Жордана3 выполнены и, следовательно,

Rlim→∞

f (z)dz = 0 .

 

 

 

 

 

 

 

 

Поскольку правая часть в (2) не зависит от R , имеем

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CR

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xei 2 x

 

 

 

 

 

 

 

 

n

res f (z),

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

= 2πi

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(3)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

+ 4)e

i

 

 

 

 

 

 

z=zk

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−∞(x

 

 

 

 

 

 

 

 

k =1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где zk

 

- особые точки функции

 

f (z)=

 

 

 

 

zei 2 z

 

 

, лежащие в верхней полуплоскости.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(z 2 + 4)ei

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Теорема (Коши о вычетах). Пусть дана область G C с кусочно-гладкой положительно ориентированной границей Γ.

Пусть функция

f определена и регулярна на G всюду, за исключением конечного числа изолированных особых точек

a1 , a2 , K, an G (при этом имеется в виду, что, если G , то ∞ = an ) и пусть к тому же функция f непрерывно

продолжима на границу области G . Тогда справедлива формула Γ

 

n

 

 

 

 

 

 

 

f (z)dz = 2πires f .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k =1 ak

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

o

(a)→ C , ρ

> 0 . Пусть γr ={z :

 

= r}-

2 Определение. Пусть изолированная особая точка a

C

функции f : B ρ

z a

положительно ориентированная окружность, причем 0 < r < ρ . Тогда вычетом функции

f в точке a называется число

res f =

1

γ

f (z)dz .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2πi

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= R0 > 0}. Пусть число

3 Лемма (Жордан). Пусть Φ(z) - непрерывная функция на замкнутом множестве {z

 

 

Im z 0,

 

z

 

 

 

 

α > 0

и CR ={z

 

 

 

z

 

= R, Im z 0}, R > R0 - семейство

полуокружностей в

верхней полуплоскости. Обозначим

 

 

 

ε(R)=max{Φ(z)

 

 

 

 

z CR }при R > R0 . Если lim ε(R)= 0 ,то lim

eiαzΦ(z)dz = 0 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R→∞

R→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CR

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вычисление интеграла по вещественной оси с помощью вычетов

 

 

f Находим особые точки функции f (z)=

 

zei2 z

 

zei2 z

 

 

 

 

 

=

 

как нули (1-го порядка) ее знаменателя:

(z 2 + 4)ei

(z 2i)(z + 2i)ei

z = −2i . Таким образом, точки z = 2i

и z = −2i - полюса4 1-го порядка (ПП – простые полюса).

g Вычисляем

вычет в

 

простом

 

полюсе

z = 2i по формуле res f (z)= lim

(z 2i)f (z).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z=2i

z2i

 

res f (z)=

 

zei2 z

 

 

 

=

2ie4

 

=

e4i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z=2i

 

 

i

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(z + 2i)e

 

z=2i

 

(2 2i)e

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

z = 2i и

Получаем

hВычисляем несобственный интеграл по формуле (3):

xe2ix

 

dx = 2πi res f (z) = 2πi

e4i

= πi

ei

 

πi

(cos(1)+i sin(1)) =

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

2

+ 4)e

i

z=2i

2

 

e

4

 

e

4

 

−∞(x

 

 

 

 

 

 

 

 

iИспользуя формулу (1), находим искомый интеграл:

 

 

x cos(1 2x)

 

x cos(2x 1)

xei(2 x1)

 

πi

(cos1

I

=

 

 

 

 

 

 

 

dx =

 

 

 

 

 

 

dx = Re

 

 

 

dx = Re

 

 

 

x

2

+ 4

 

 

 

 

x

2

+ 4

 

 

2

+ 4

e

4

 

 

−∞

 

 

 

 

 

 

−∞

 

 

 

−∞ x

 

 

 

 

 

 

x cos(1 2x)

 

 

 

π sin1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ответ:

 

 

 

 

 

 

 

dx =

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

2

+ 4

 

e

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

eπ4i (cos1 i sin1).

i sin1) = π sin1 e4

o

4 Определение. Изолированная особая точка a C функции f : B ρ (a)→ C называется полюсом, если существует предел

lim f (z)= ∞.

za

Вычисление интеграла по вещественной оси с помощью вычетов

1

 

2003/2004

33

 

 

 

 

5h

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

x4

 

1

 

 

 

 

Применяя теорию вычетов вычислить интеграл

17

(x +1)4

 

x 1 dx .

 

 

Шабунин, Сидоров стр. 151 – 158 (пример 11 стр. 151-152, пример 12 стр. 153-154, пример 13 стр. 154-156), Половинкинн стр. 108 – 115 (пример 3 стр. 111 – 114)

c Чтобы вычислить этот интеграл J с помощью теории вычетов, продолжая подынтегральную функцию в комплексную

 

 

z

4

 

 

 

плоскость, мы вынуждены иметь дело с многозначной функцией

 

 

 

1.

Эта функция допускает выделение

7

(z +1)4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

регулярных ветвей в области G=C\[-1,0], что проверяется2.

 

 

 

 

 

 

d Выберем теперь регулярную ветвь корня, которая в пределе на верхнем берегу

I +

разреза по отрезку [-1, 0] принимает

x4

 

 

 

 

 

 

значения арифметического корня 7 (x +1)4 0 , x [1,0], т.е.

обозначим через

g регулярную ветвь многозначной

функции 7

z

4

 

 

 

(z +1)4

в области C\[-1,0] такую, что ее предел из верхней полуплоскости в точках x (1,0) равен

 

 

 

 

 

x4

 

 

 

 

 

 

g(x +i0)= 7 (x +1)4 > 0 .

 

 

 

 

 

(1)

 

z 4

 

i

(4

γ arg(z )4 γ (z+1))

 

 

 

 

 

 

 

g(z)= 7 (z +1)4

e 7

 

 

3 -

(2)

регулярная ветвь, соответствующая вышеприведенному условию (1).

Отметим, что предельное значение функции g из нижней полуплоскости в точках x (1,0), т.е. на нижнем берегу I разреза по отрезку [1, 2], принимает по формуле (2) значение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z 4

 

i

(4

γ arg(z )4

γ (z+1))

= g(x +i0)e

i

(4 04 2π ) 4 = g(x +i0)e

i8π

 

 

g(x i0)

= 7

e

7

7

7

 

(3)

 

 

(z +1)4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В формуле (3) контур γ начинается в точке на верхнем берегу разреза и оканчивается в той же точке на нижнем берегу разреза.

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

e Пусть ε

0,

 

. Рассмотрим в области G контур γε , имеющий вид «гантели», т.е. составленный из окружностей C1ε и

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и Iεразреза по отрезку [1 +ε, ε].

C2ε радиуса ε

и центрами в точках 1 и 2 соответственно, а также двух берегов Iε+

Ориентируем полученный контур γε положительно по отношению к ограниченной им внешней части плоскости.

Рассмотрим интеграл Jε = f

(z)dz , где

f (z)=

g(z)

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

γ ε

 

 

 

 

z 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z 4

 

 

z 4

 

 

 

i

(4ϕ01 +4

γ arg(z )4ϕ02 4 γ (z+1)+2πk )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 7 (z +1)4 = 7 (z +1)4 e 7

 

 

 

 

 

 

 

 

f (z)0 , z G . Чтобы в области G существовали ветви

2 Теорема 2(§16П) Пусть функция f в области G регулярна, прчем

 

регулярной функции {n

f (z)}, необходимо и достаточно, чтобы для любого замкнутого кусочно-гладкого контура γ° G

нашлось целое число k °

такое, что

°

arg f (z)= (2πn)k ° .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

γ

 

 

 

 

γ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

i

 

 

 

 

 

 

3

 

3

 

 

 

 

 

 

 

(2 x)

 

 

(3ϕ01 3ϕ02 2πk )

 

(2 x)

 

(2 x)

 

i2πl

 

 

3ϕ

 

 

 

 

 

 

 

 

3ϕ01

02 2πk

 

3 g(x +i0)= 5

(x 1)3

e 5

 

 

 

 

 

= 5

(x 1)3

= 5

(x 1)3

e

 

, т.е.

 

 

 

= 2πl .

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( ) i (4 (2π )4 0)

4 или g x +i0 e 7 .

Вычисление интеграла по вещественной оси с помощью вычетов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

По теореме о вычетах5, с одной стороны, и из формы контура γε

с другой, получаем равенства

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

 

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Jε

 

= 2πi res f (z)+ res f (z) 6 =

+

 

 

 

f (z)dz .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(4)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z=1

 

 

 

 

 

 

z=∞

 

 

Iε

 

 

 

C1ε

 

C2ε

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Iε+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

fТочка z =1 ПП (П1) – простой полюс7 (полюс первого порядка), поэтому вычет8 в этой точке равен

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

res f (z)= lim(z 1)f (z) = g(1)9 = 7

 

14

 

 

e

i

(4 (π )4 0)

 

 

1

e

i 4π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

7

=

7

7 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1 +1)

 

 

 

 

 

 

 

 

16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для вычисления вычета функции f(z)в точке z = ∞ (

- УОТ10) разложим11 эту функцию в ряд Лорана в кольце

R <

 

z

 

< ∞ (R >>1). Для этого воспользуемся разложением f(z) в точке вещественной осиR < X :

f (X )=

g(X )

 

=

 

 

 

 

X 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

X 4

 

 

 

 

 

i

(4 (π )4 0)

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

14

 

 

 

i4π

 

1

 

 

 

 

1

 

 

 

1

 

 

4 1

 

1

 

i4π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

 

 

 

 

 

 

4

e 7

=

 

 

 

 

 

 

 

 

7

 

 

 

 

4

e

7

=

 

 

 

 

1

+

 

+ o

 

 

1

 

 

 

 

 

+ o

 

e

7

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X 1

 

 

(X +1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

X

 

 

 

X X

 

 

 

 

7 X

X

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X 1

 

 

 

 

 

 

1

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

1

i4π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

1

i 4π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ o

 

 

 

 

e

 

 

7 .

 

По теореме

единственности12

имеем:

f (z)=

 

 

+ o

 

 

e

7 .

 

Откуда получаем, что

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X

 

 

 

 

 

X

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

коэффициент c1

 

 

 

 

 

1

равен c1 = e

i 4π

 

, следовательно res f (z)= −c1

= −e

i 4π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

при

7

 

7

13.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z=∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5 Теорема (Коши о вычетах). Пусть дана область G C с кусочно-гладкой положительно ориентированной границей Γ.

Пусть функция

f определена и регулярна на G всюду, за исключением конечного числа изолированных особых точек

a1 , a2 , K, an G (при этом имеется в виду, что, если G , то ∞ = an ) и пусть к тому же функция f непрерывно

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

продолжима на границу области G . Тогда справедлива формула Γ f (z)dz = 2πires f .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k =1 ak

 

 

 

 

 

 

 

6 Особыми точками функции f являются: z = ∞, нули знаменателя: z = 0 , особые точки числителя: , особые точки

знаменателя: (в G!!!)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

o

 

 

 

 

 

 

 

7 Определение. Изолированная особая точка a

 

 

 

функции

f : B ρ (a)→ C называется полюсом, если существует предел

C

lim f (z)= ∞.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

za

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

o

> 0 . Пусть γr ={z :

 

 

 

 

 

= r}-

8 Определение. Пусть изолированная особая точка a

 

функции f : B ρ (a)→ C , ρ

 

z a

 

C

 

 

положительно ориентированная окружность, причем 0 < r < ρ . Тогда вычетом функции

f в точке a называется число

res f =

1

γ

f (z)dz .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2πi

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

r

 

 

 

 

 

 

 

 

9 Для вычисления g(0) берем контур γ с началом в точке, лежащей на верхнем берегу разреза Iε+ , и концом в точке z = 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

o

 

 

 

 

 

 

 

10 Определение. Изолированная особая точка a

 

функции

f : B ρ (a)→ C называется устранимой особой точкой, если

C

существует конечный предел lim f (z) C .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

za

 

 

 

 

 

 

 

 

11 res f

= c1 , где c1 - коэффициент разложения функции f

в ряд Лорана с центром в конечной точке a при

1

.

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z

12 Теорема (единственности). Пусть функция f : G C регулярна в области G C . Пусть существует последовательность различных точек {zn } G , сходящаяся к некоторой точке a G и такая, что f (zn )= 0 n N . Тогда f (z)0 на области G.

13 res f = −c1 , где c1 - коэффициент разложения функции f в ряд Лорана с центром в бесконечности.

Вычисление интеграла по вещественной оси с помощью вычетов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 2πi res f (z)+ res f (z)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

i 4π

 

 

 

i 4π

 

 

 

2πi

 

 

1

 

 

i 4π

 

 

Таким образом, J

 

 

= 2πi

 

 

e

 

7 e

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

7

 

 

 

7

 

 

7

 

1 e

7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ε

 

 

 

 

 

 

 

z=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z=∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

g Оценим интегралы по окружностям C1ε = {z :

 

z +1

 

 

= ε}и C0ε

 

= {z :

 

z

 

= ε}:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C1ε

f (z)dz

 

 

 

2π

7 (1 +ε)

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

εdϕ

A ε

7

0 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ε

4

 

 

 

 

 

 

 

 

1 ε 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ε0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f (z)dz

 

 

2π

 

 

 

ε

4

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C2ε

 

7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

εdϕ B ε

7

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(ε +1)

4

 

 

ε 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ε0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

h В силу формул (1) и (3) получаем выражения:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f (z)dz =

 

0ε

 

7

 

 

x4

 

 

4

 

 

 

 

1

 

 

 

dx ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Iε+

 

 

 

 

 

 

1+ε

 

 

(x +1)

 

 

 

x 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1+ε

g(x i0)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1+ε

g

(x +i0)

e

i8π

 

dx = e

i8π 0ε

g

(x +i0)

dx = e

i8π

 

 

 

 

f (z)dz =

 

dx =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f (z)dz .

 

 

 

 

 

 

7

 

 

7

 

 

7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Iε

 

 

 

 

 

 

0ε

 

 

 

x 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0ε

 

 

x 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1+ε

 

 

x 1

 

 

 

 

 

 

 

Iε+

 

 

 

iПереходя в формуле (4) к пределу при ε 0 , получаем равенство:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2πi

 

 

1

 

 

 

i 4π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i8π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

 

 

 

1 e

 

 

 

7 =

1 e

 

 

 

7 J ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i4π

 

 

 

 

i4π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

e

 

 

 

 

 

e

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

π

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

J

, J =

 

7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

т.е. π

 

 

 

 

1

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7 16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

π

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

x

4

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ответ:

7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

=

 

 

 

 

 

7 16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(x +1)

4

 

x 1

 

 

 

 

 

 

sin

 

 

4π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вычисление интеграла по вещественной оси с помощью вычетов

 

 

 

 

 

1

 

2003/2004

 

 

 

 

33

 

 

 

 

 

 

 

 

6i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пусть g(z) - регулярная ветвь

многозначной функции {1 z 2 }

в

плоскости с

разрезом по

кривой

 

 

 

γ = {z :

 

z

 

=1, Im z 0} такая, что

g(0)= −1 . Пусть f (z)=

 

z

 

.

Найти res f

и вычислить

интеграл

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(g

(z)3)

2

 

 

 

 

f (z)dz .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z

 

=2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Шабунин, Сидоров стр. 81 – 119 (пример 9 стр. 110-111, пример 12 стр. 103-115), Половинкинн стр. 108 – 115 (пример 4 стр. 114 –

115)

cПрежде всего следует проверить, что в заданной области действительно существуют регулярные ветви функции { 1 z 2 }1. Эта функция допускает выделение регулярных ветвей в области G=C\ γ , что легко проверяется2.

dВыберем теперь регулярную ветвь корня, которая удовлетворяет условию g(0)= −1 :

 

 

 

i

 

 

 

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

g(0) = 1 02

 

 

(ϕ01

+ϕ02

+2πk )

 

 

(ϕ01 +ϕ02

+2πk )

 

 

eiπ +i2πl , т.е.

ϕ

01

+ϕ

02

+ 2πk

 

 

 

 

 

 

e 2

 

 

 

 

 

 

= e 2

 

 

= -1 =

 

 

 

= π + 2πl .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

g(z)=

 

1 z

2

e

iπ +

i

( γ arg(1+2iz )+

γ arg(12iz ))

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

-

 

 

 

 

 

(1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

регулярная

 

условию g(0)= −1 .

 

 

 

ветвь, соответствующая вышеприведенному

 

 

 

e Для вычисления вычета функции f(z)в точке z = ∞ ( - УОТ3) разложим эту функцию в ряд Лорана в кольце R < z < ∞

(R >>1). Для этого воспользуемся разложением f(z) в точке вещественной осиR < X : f (X )=

X

=

(g(X )3)2

 

 

X

 

 

=

 

 

 

X

 

 

 

=

 

 

 

X

 

 

 

=

 

 

 

 

iπ +

i

(0+π )

2

 

 

1

 

i3π

2

 

 

1

(i)

3

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 X 2 e

2

 

3

X 1

e

2 3

X 2

1

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X

 

 

 

 

 

X

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

1

 

 

 

 

3

 

2

 

 

3

 

1 2

X

i 1

 

 

 

+ o

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X i

 

 

+ o

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 X

 

X

 

 

 

 

X

 

 

 

 

X X

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

3i

 

 

1

 

 

 

 

 

 

1

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

+ 2

 

 

+ o

 

 

 

=

 

 

 

 

+ o

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X

 

X

 

 

 

 

 

X X

 

 

 

 

 

 

X

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

1

 

 

 

=

X (i)

2

 

 

3i

 

1 2

 

 

1

 

+ o

 

 

 

X

 

 

 

 

 

 

 

X

 

1 z 2 = (1 + z)(1 z)

 

1 + z 1 z =

1 + z e

i

(ϕ01 +

γ arg(1+2iz )+2πk1 ) 1 z e

i

(ϕ02 + γ arg(12iz )+2πk2 )

 

1

=

2

2

=

 

 

i

(ϕ01 +ϕ02 + γ arg(1+2iz )+

γ

arg(12iz )+2πk )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 z 2 e 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

Теорема 2(§16П) Пусть функция f в области G регулярна, прчем f (z)0 , z G . Чтобы в области G существовали ветви

регулярной функции {n

f (z)}, необходимо и достаточно, чтобы для любого замкнутого кусочно-гладкого контура γ° G

нашлось целое число k °

такое, что ° arg f (z)= (2πn)k ° .

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

γ

 

 

γ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

o

 

3

Определение. Изолированная особая точка a

C

функции

f : B ρ (a)→ C называется устранимой особой точкой, если

существует конечный предел lim f (z) C .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z

a

 

 

 

 

 

 

 

 

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]