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Mathématiques · Glossaire

Qu'est-ce que « Nombre de tours » ?

Aussi appelé : nombre d'enroulement

Définition 16.6 Mathématiques universitaires — Licence 3 · Chapitre 16 — Fonctions holomorphes

Pour un chemin fermé γ\gamma et z∉im⁡γz \notin \operatorname{im}\gamma, l’indice est

Ind⁡γ(z)=12iπ∫γ ⁣dww−z.\operatorname{Ind}_\gamma(z) = \frac1{2\iu\pi} \int_\gamma\frac{\dd w}{w - z} .

C’est un entier : en posant φ(t)=∫atγ′(s)γ(s)−z ⁣ds\varphi(t) = \int_a^t\frac{\gamma'(s)}{\gamma(s) - z}\dd s, la fonction (γ(t)−z)e−φ(t)(\gamma(t) - z)\eu^{-\varphi(t)} a une dérivée nulle (par morceaux), donc est constante ; en t=bt = b, eφ(b)=γ(b)−zγ(a)−z=1\eu^{\varphi(b)} = \frac{\gamma(b) - z}{\gamma(a) - z} = 1, d’où φ(b)∈2iπZ\varphi(b) \in 2\iu\pi\Z. Comme fonction de zz, l’indice est continu sur C∖im⁡γ\C\setminus\operatorname{im}\gamma (convergence dominée), donc constant sur chaque composante connexe, et 00 sur la composante non bornée (ML : l’intégrale tend vers 00 quand z→∞z \to \infty). Pour le cercle γ(t)=a+reit\gamma(t) = a + r\eu^{\iu t}, t∈[0, 2π]t \in \intcc0{2\pi} : Ind⁡γ(z)=1\operatorname{Ind}_\gamma(z) = 1 pour z∈D(a,r)z \in D(a,r) (calculer en z=az = a : 12iπ∫02πrieitreit ⁣dt=1\frac1{2\iu\pi} \int_0^{2\pi}\frac{r\iu\eu^{\iu t}}{r\eu^{\iu t}}\dd t = 1 ; la constance fait le reste).

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Définition 21.25 Mathématiques universitaires — Licence 3 · Chapitre 21 — Formes différentielles et théorème de Stokes

Soit γ ⁣:[0, 1]→R2∖{a}\gamma\colon\intcc01\to\R^2\setminus\{a\} une courbe lisse fermée. Son nombre d’enroulement autour de aa est

Ind⁡γ(a)=12π∫γωθa,ωθa=(x−a1)  ⁣dy−(y−a2)  ⁣dx(x−a1)2+(y−a2)2.\operatorname{Ind}_\gamma(a) = \frac1{2\pi}\int_\gamma\omega_\theta^a, \qquad \omega_\theta^a = \frac{(x - a_1)\,\dd y - (y - a_2)\,\dd x}{(x - a_1)^2 + (y - a_2)^2} .

Exemples

Exemple 21.14 (La forme angulaire)

Sur U=R2∖{0}U = \R^2 \setminus \{0\},

ωθ=x  ⁣dy−y  ⁣dxx2+y2\omega_\theta = \frac{x\,\dd y - y\,\dd x}{x^2 + y^2}

est fermée (calcul direct : l’Exercice 21.4) mais pas exacte : son intégrale le long du cercle unité vaut 2π≠02\pi \neq 0, tandis que les intégrales de formes exactes le long de courbes fermées s’annulent (la Proposition 21.28). Localement, ωθ= ⁣dθ\omega_\theta = \dd\theta pour toute détermination lisse θ\theta de l’angle polaire — d’où le nom et l’obstruction : aucune telle détermination n’existe sur tout UU. Cette seule forme fait tourner le nombre d’enroulement (la Section 21.6) et, à travers lui, le théorème des résidus du Chapitre 17.

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