高等数学电子教案同济复变函数2第5章_第1页
高等数学电子教案同济复变函数2第5章_第2页
高等数学电子教案同济复变函数2第5章_第3页
高等数学电子教案同济复变函数2第5章_第4页
高等数学电子教案同济复变函数2第5章_第5页
已阅读5页,还剩11页未读 继续免费阅读

下载本文档

版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领

文档简介

1.

留数的定义

2.

留数定理

3.

留数的计算规则§2 留数(Residue)1.

留数的定义定义

设z0为f

(z)的孤立奇点,

f

(z)在z0邻域内的洛朗级数中负幂次项(z-z0)–1的系数c–1称为f

(z)在z0的留数,记作Res[f

(z),z0]或Res

f

(z0)。+¥n=-¥nnc

(z

-

z

)0由留数定义, Res[f

(z),

z0]=

c–1

(1)设f

(z)=cdz-10-1

c

z

-

zf

(

z)dz

=

c=

2pic(

z0是f

(

z

)的弧立奇点

,

c包含z0在其内部

)对上式两边沿简单闭曲线c逐项积分得:(2)0f

(z)dzc=

1-12pi故

Res[

f

(z),

z

]

=

c2.

留数定理c

f

(z)dz

=

2pi

Re

s[

f

(z),

zk

]

(3)定理设c是一条简单闭曲线,f

(z)在c内有有限个弧立奇点z1

,z2

,,zn

,除此以外,f

(z)在c内及c上解析nk

=1证明用互不包含,互不相交的正向简单闭曲线ck(k

=1,2,n),将c内的弧立奇点zk围绕,Dcznz1z3z2nncnf

(z)dz1c

f

(z)dz

=

12pi

k

=1

2pif

(z)dzc

f

(z)dz

=

cf

(z)dz

+

c21f

(z)dz

+

+

cn由复合闭路定理得:用2pi

除上式两边得:=

Re

s[

f

(z),

zk

]k

=1nk

=1故

c

f

(z)dz

=

2piRe

s[

f

(z),

zk

]得证!

求沿闭曲线c的积分,归之为求在c中各孤立奇点的留数。3.

留数的计算规则一般求Res[f(z),z0]是采用将f(z)在z0邻域内展开成洛朗级数求系数c–1的方法,但如果能先知道奇点的类型,对求留数更为有利。以下就三类奇点进行讨论:(i)若z

=z0为可去奇点

c-1

=0

Re

s[f

(z),z0

]=0规则I(4)Re

s[

f

(

z),

z0

]

=

lim(

z

-

z0

)

f

(

z)若z0是f

(z)的一级极点,z

fi

z0规则II

若z0是f

(z)的m级极点(5)100lim

{(z

-

z

)m

f

(z)}Re

s[

f

(z),

z

]

=dzm

-1d

m

-1(m

-

1)!

zfi

z00

Re

s[

f

(z),

z0

]

=

c-1(iii

)若z

=z0为极点时,求Re

s[f

(z),z0

]有以下几条规则c

(z

-

z

)n

n

0-¥展开+¥(ii)若z

=

z

为本性奇点

f

(z)

=+c

(z

-

z

)m

+事实上,由条件-m

-2

-1f

(z)

=

c-m

(z

-

z0

)

+

+

c-2

(z

-

z0

)

+

c-1

(z

-

z0

)+c0

+

c1

(z

-

z0

)

+,(c-m

0)m以(

z

-

z0

)

乘上式两边

,

得(z

-

z

)m

f

(z)

=

c

+

c

(z

-

z

)

++

c

(z

-

z

)m-10

-m

-m+1

0

-1

0f

(z)}

=

(m

-

1)!c-1

+

m!(z

-

z0

)

+mdz

m

-1

{(z

-

z0

)d

m

-10

0两边求m

-1阶导数得dzmm

-1

{(z

-z0

)

f

(z)}=(m

-1)!c-1

,移项得(5)式.d

m

-1limz

fi

z0

当m=1时,式(5)即为式(4).00Q'(z

)p(z0

)

(6)Q(z)p(z0

)

0,

Q(z0

)

=

0,

Q'(z0

)

0

设f

(z)

=

p(z)

p(z),

Q(z)在z

处解析,规则III1的一级极点,Q(z)\z0为Q(z)的一级零点,从而z0为z0是f

(z)的一级极点,且Re

s[f

(z),z0

]=事实上,

Q(z0

)=0及Q'(z0

)„01

10Q(

z

)

z

-

zj

(z

)(j

(z

)在z0处解析且j

(z0

)„0)因此,

=10z

-

z且g(z0)„0),故f

(z

)=g(

z

)(

g(

z

)

=

j

(

z

)

p(

z

)在z

解析,000=(Q'(z

)„0)

得证!Q'(z

)p(z

)

0

z

-

z0Q(

z)

-

Q(z

)p(z)Re

s[

f

(z),

z0

]

=

lim(z

-

z0

)

f

(z)=

limz

fi

z0z

fi

z00则z0为f

(z)的-级极点,由规则Iz

=2

z(z

-

1)2

5z

-

2

dz计算:例1z(z

-

1)2解

f

(z)

=

5z

-

2

z =

2的内部有一个一级极点Re

s[

f

(

z

),0]

=

lim

zf

(

x

)

=

lim

5z

-

2

=

-2z

fi

0

(

z

-

1)

2z

=0和一个二级极点z

=1由规则I1

5z

-

2

}d

{(z

-1)2Re

s[

f

(z),1]

=

limzfi

1

(2

-1)!

dz

z(z

-1)2z

fi

0由规则IIz=

lim(

5z

-

2

)'

=

lim

2

=

2zfi

1

z

2zfi

1=\

z

2

f

(z)dz

=

2pi

Re

s[

f

(z),0]

+

2pi

Re

s[

f

(z),1]

=

0c

z

4

-

1c

:

正向

z

=

2计算

z

dz例2解

f

(z)有4个一级极点:–1,–i都在圆周c内,Q'(z)

4z

3

4z

2=P(z)

=

z

1由规则I-

1]

=

01

14 4

-

4

4dzzc

z4

-1=

2pi[1

+=

2pi{Res[

f

(z),-1]+

Res[

f

(z),1]+

Res[

f

(z),i]+

Res[

f

(z),-i]}故z

1=z

3cos

z

dz例3

计算解f

(z)=cos

z

有一个z

=0的三级奇点\z2cos

z

dz

=

2pi

Re

s[

f

(z),0]

=

2pi(-

1

)

=

-pi=1z

32

213=

1

lim

(cos

z

)'

'

=

-

1d

2Re

s[

f

(

z

),0]

=

lim

2

[

z f

(

z

)]z

fi

0z

fi

0

(

3

-

1)!

dzz3由规则I(n

˛

N

)计算z n

tan

pzdz=例4解22即,

z

=

k

+

1

(k

=

0,–1,–2,)解得pz

=kp

+ptanpz

=sinpz

令cospz

=0cospz22„

0z

=k

+

1z

=k

+

1(cot

pz)'

=

-p

csc2pz2\z

=k

+1

为一级极点,由法则III得2=

-

1

(k

=

0,–1,)p2

(cospz)'

z=k

+

1sinpzRe

s[tanpz,

k

+

1]

=2k

+

1

<nz

=nptanpzdz

=

2pi

Re

s(tanpz)

=

2pi(-

2n

)

=

-4ni故 由留数定理得:

(1)要灵活运用规则及洛朗级数展开来求留数,不要死套规则。z6Q(z)f

(z)

=

P(z)

=

z

-

sin

z\z

=0是p(z)的三级零点,由于p(0)

=

0

p'(0)

=

(1

-

cos

z)

z=0

=

0p"(0)

=

sin

z

z=0

=

0

p'"(0)

=

cos

z

z=0

=

1

0如

温馨提示

  • 1. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
  • 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
  • 3. 本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
  • 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
  • 5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
  • 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
  • 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。

评论

0/150

提交评论