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गणित · शब्दावली

अवशेष क्या है?

अन्य नाम: मेरोमॉर्फिक फलन

परिभाषा 17.3 विश्वविद्यालय गणित — स्नातक वर्ष 3 · अध्याय 17 — लोरां श्रेणी और अवशेष प्रमेय

यदि ff किसी छिद्रित चक्र D(a,R){a}D(a, R)\setminus \{a\} पर समविश्लेषिक हो, तो लोरां से प्रसार कीजिए (r=0r = 0)। तीन परस्पर अपवर्जी स्थितियाँ:

  • n<0n < 0 के लिए सभी cn=0c_n = 0: विलोपनीय एकलता (अऋणात्मक श्रेणी ff को aa तक समविश्लेषिक रूप से बढ़ा देती है);
  • परिमित संख्या के, और कम से कम एक, n<0n < 0 के लिए cn0c_n \neq 0: क्रम m=min{n:cn0}m = -\min\{n : c_n \neq 0\} का ध्रुव; समतुल्य रूप से f=g/(za)mf = g/(z-a)^m, जहाँ gg समविश्लेषिक और g(a)0g(a) \neq 0; समतुल्य रूप से zaz\to a पर f(z)\abs{f(z)} \to \infty;
  • अनंत संख्या के ऋणात्मक cn0c_n \neq 0: सारभूत एकलता

अवशेष Res(f,a)=c1\operatorname{Res}(f, a) = c_{-1} है। Ω\Omega में से ध्रुवों के किसी समुच्चय को हटाकर समविश्लेषिक कोई फलन Ω\Omega पर मेरोमॉर्फिक कहलाता है।

उदाहरण

उदाहरण 17.7 (चार शास्त्रीय समाकल प्रकार)

(क) R\R पर परिमेय: R ⁣dx1+x4\int_\R\frac{\dd x}{1 + x^4} के लिए ऊपरी अर्ध-समतल में किसी बड़े अर्धवृत्त SRS_R से बंद कीजिए: वहाँ समाकल्य O(R4)O(R^{-4}) है, अतः SR0\int_{S_R} \to 0 (ML), और ध्रुवों eiπ/4,e3iπ/4\eu^{\iu\pi/4}, \eu^{3\iu\pi/4} (सरल, किसी ध्रुव पर अवशेष 14z3=z4z4=z4\frac1{4z^3} = \frac{z}{4z^4} = -\frac z4) के साथ अवशेष प्रमेय देती है

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} .

(ख) फूरिये प्रकार: t0t \geq 0 के लिए 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} — ऊपरी अर्धवृत्त इसलिए काम करता है कि वहाँ eitz=etImz1\abs{\eu^{\iu tz}} = \eu^{-t\operatorname{Im}z} \leq 1; और वास्तविक भाग लेने पर: Rcos(tx)1+x2 ⁣dx=πet\int_\R\frac{\cos(tx)}{1+x^2}\dd x = \pi\eu^{-\abs t}, जिससे अभ्यास 10.10 का स्वीकृत सूत्र तय हो जाता है। (ग) एक आवर्त पर त्रिकोणमितीय: z=eitz = \eu^{\iu t}, cost=z+z12\cos t = \frac{z + z^{-1}}2,  ⁣dt= ⁣dziz\dd t = \frac{\dd z}{\iu z} प्रतिस्थापित कीजिए: तब 02π ⁣dta+cost\int_0^{2\pi}\frac{\dd t}{a + \cos t} (a>1a > 1) इकाई वृत्त के भीतर अवशेषों की गणना बन जाता है (अभ्यास 17.2)। (घ) श्रेणी: ff को πcot(πz)\pi\cot(\pi z) के साथ युग्मित कीजिए, जिसके ध्रुव पूर्णांक हैं और अवशेष 11: सप्ताहांत समस्या n2\sum n^{-2} और n4\sum n^{-4} का योग इसी प्रकार लेती है।

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