الرياضيات · المسرد

ما معنى باقٍ؟

يُعرف أيضًا باسم: دالة مرومورفية

تعريف 17.3 الرياضيات الجامعية — السنة 3 · الفصل 17 — متسلسلات لوران ومبرهنة البواقي

إذا كانت ff هولومورفية على قرص مثقوب D(a,R){a}D(a, R)\setminus \{a\}، نشرناها بلوران (مع r=0r = 0). وثمة ثلاث حالات متنافية:

  • أن تكون جميع cn=0c_n = 0 من أجل n<0n < 0: أي شذوذ قابل للإزالة (إذ تمدّد المتسلسلة غير السالبة ff هولومورفيًّا إلى aa
  • أن يكون cn0c_n \neq 0 من أجل عدد منتهٍ، وواحد على الأقل، من n<0n < 0: أي قطب من الرتبة m=min{n:cn0}m = -\min\{n : c_n \neq 0\}؛ أي، بالتكافؤ، f=g/(za)mf = g/(z-a)^m مع gg هولومورفية و g(a)0g(a) \neq 0؛ أي، بالتكافؤ، f(z)\abs{f(z)} \to \infty حين zaz\to a؛
  • أن يكون cn0c_n \neq 0 من أجل عدد لانهائي من nn السالبة: أي شذوذ جوهري.

والباقي هو Res(f,a)=c1\operatorname{Res}(f, a) = c_{-1}. والدالة الهولومورفية على Ω\Omega منزوعًا منها مجموعة أقطاب تسمّى مرومورفية على Ω\Omega.

أمثلة

مثال 17.7 (الأنماط التكاملية الكلاسيكية الأربعة)

(a) الكسرية على R\R: من أجل R ⁣dx1+x4\int_\R\frac{\dd x}{1 + x^4}، نغلق بنصف دائرة كبيرة SRS_R في نصف المستوي العلوي: فيكون المقدار المكامَل من رتبة O(R4)O(R^{-4}) هناك، ومنه SR0\int_{S_R} \to 0 (بمتراجحة MLML)، وتعطي مبرهنة البواقي مع الأقطاب eiπ/4,e3iπ/4\eu^{\iu\pi/4}, \eu^{3\iu\pi/4} (وهي بسيطة، وبواقيها 14z3=z4z4=z4\frac1{4z^3} = \frac{z}{4z^4} = -\frac z4 عند قطب)

R ⁣dx1+x4=2iπ(eiπ/44e3iπ/44)=π2.\int_\R\frac{\dd x}{1 + x^4} = 2\iu\pi\Bigl(-\frac{\eu^{\iu\pi/4}}4 - \frac{\eu^{3\iu\pi/4}}4\Bigr) = \frac{\pi}{\sqrt2} .

(b) النمط الفورييهي: من أجل t0t \geq 0، Reitx1+x2 ⁣dx=2iπRes(eitz1+z2,i)=2iπet2i=πet\int_\R\frac{\eu^{\iu tx}}{1 + x^2}\dd x = 2\iu\pi\operatorname{Res}\bigl(\tfrac{\eu^{\iu tz}}{1+z^2}, \iu\bigr) = 2\iu\pi\frac{\eu^{-t}}{2\iu} = \pi\eu^{-t} — إذ يصلح نصف الدائرة العلوي لأن eitz=etImz1\abs{\eu^{\iu tz}} = \eu^{-t\operatorname{Im}z} \leq 1 هناك؛ وبأخذ الأجزاء الحقيقية: Rcos(tx)1+x2 ⁣dx=πet\int_\R\frac{\cos(tx)}{1+x^2}\dd x = \pi\eu^{-\abs t}، فتُسدَّد الصيغة المسلَّم بها في التمرين 10.10. (c) المثلثية على دور: نعوّض z=eitz = \eu^{\iu t} و cost=z+z12\cos t = \frac{z + z^{-1}}2 و  ⁣dt= ⁣dziz\dd t = \frac{\dd z}{\iu z}: فيصير 02π ⁣dta+cost\int_0^{2\pi}\frac{\dd t}{a + \cos t} (حيث a>1a > 1) عدَّ بواقٍ داخل الدائرة الواحدية (التمرين 17.2). (d) المتسلسلات: نزاوج ff مع πcot(πz)\pi\cot(\pi z)، وأقطابها هي الأعداد الصحيحة بباقٍ 11: وتجمع مسألة نهاية الأسبوع n2\sum n^{-2} و n4\sum n^{-4} بهذه الطريقة.

اقرأ في الفصل ←