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गणित · शब्दावली

घूर्णन संख्या क्या है?

परिभाषा 16.6 विश्वविद्यालय गणित — स्नातक वर्ष 3 · अध्याय 16 — समविश्लेषिक फलन

किसी संवृत पथ γ\gamma और zimγz \notin \operatorname{im}\gamma के लिए सूचकांक है

Indγ(z)=12iπγ ⁣dwwz.\operatorname{Ind}_\gamma(z) = \frac1{2\iu\pi} \int_\gamma\frac{\dd w}{w - z} .

यह एक पूर्णांक है: φ(t)=atγ(s)γ(s)z ⁣ds\varphi(t) = \int_a^t\frac{\gamma'(s)}{\gamma(s) - z}\dd s रखने पर फलन (γ(t)z)eφ(t)(\gamma(t) - z)\eu^{-\varphi(t)} का अवकलज (खंडशः) शून्य होता है, अतः वह अचर है; और t=bt = b पर eφ(b)=γ(b)zγ(a)z=1\eu^{\varphi(b)} = \frac{\gamma(b) - z}{\gamma(a) - z} = 1, इसलिए φ(b)2iπZ\varphi(b) \in 2\iu\pi\Zzz के फलन के रूप में सूचकांक Cimγ\C\setminus\operatorname{im}\gamma पर संतत है (प्रभावी अभिसरण), अतः प्रत्येक संबद्ध घटक पर अचर, और अपरिबद्ध घटक पर 00 (ML: zz \to \infty पर समाकल 00 की ओर जाता है)। वृत्त γ(t)=a+reit\gamma(t) = a + r\eu^{\iu t}, t[0,2π]t \in \intcc0{2\pi} के लिए: zD(a,r)z \in D(a,r) के लिए Indγ(z)=1\operatorname{Ind}_\gamma(z) = 1 (z=az = a पर परिकलित कीजिए: 12iπ02πrieitreit ⁣dt=1\frac1{2\iu\pi} \int_0^{2\pi}\frac{r\iu\eu^{\iu t}}{r\eu^{\iu t}}\dd t = 1; शेष अचरता कर देती है)।

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परिभाषा 21.25 विश्वविद्यालय गणित — स्नातक वर्ष 3 · अध्याय 21 — अवकल रूप और स्टोक्स की प्रमेय

मान लीजिए γ ⁣:[0,1]R2{a}\gamma\colon\intcc01\to\R^2\setminus\{a\} कोई चिकना संवृत वक्र है। aa के परितः उसकी घूर्णन संख्या है

Indγ(a)=12πγωθa,ωθa=(xa1) ⁣dy(ya2) ⁣dx(xa1)2+(ya2)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} .

उदाहरण

उदाहरण 21.14 (कोणीय रूप)

U=R2{0}U = \R^2 \setminus \{0\} पर

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

संवृत है (सीधा परिकलन: अभ्यास 21.4) पर यथार्थ नहीं: इकाई वृत्त के अनुदिश उसका समाकल 2π02\pi \neq 0 है, जबकि संवृत वक्रों के अनुदिश यथार्थ रूपों के समाकल लुप्त हो जाते हैं (प्रतिज्ञप्ति 21.28)। स्थानीय रूप से ध्रुवीय कोण के किसी भी चिकने निर्धारण θ\theta के लिए ωθ= ⁣dθ\omega_\theta = \dd\theta — और यहीं से नाम तथा बाधा दोनों आते हैं: समूचे UU पर ऐसा कोई निर्धारण विद्यमान नहीं है। यही एक रूप घूर्णन संख्या (अनुभाग 21.6) को चलाता है और, उसके माध्यम से, अध्याय 17 की अवशेष प्रमेय को भी।

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