Alle boeken

Professioneel

Apps Over Coach Inloggen Begin met lezen

Wiskunde · Begrippenlijst

Wat is Windingsgetal?

Definitie 16.6 Universitaire wiskunde — Bachelor jaar 3 · Hoofdstuk 16 — Holomorfe functies

Voor een gesloten weg γ\gamma en z∉im⁡γz \notin \operatorname{im}\gamma is de index

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

Het is een geheel getal: stel φ(t)=∫atγ′(s)γ(s)−z ⁣ds\varphi(t) = \int_a^t\frac{\gamma'(s)}{\gamma(s) - z}\dd s, dan heeft de functie (γ(t)−z)e−φ(t)(\gamma(t) - z)\eu^{-\varphi(t)} (stuksgewijs) afgeleide nul en is ze dus constant; in t=bt = b is eφ(b)=γ(b)−zγ(a)−z=1\eu^{\varphi(b)} = \frac{\gamma(b) - z}{\gamma(a) - z} = 1, dus φ(b)∈2iπZ\varphi(b) \in 2\iu\pi\Z. Als functie van zz is de index continu op C∖im⁡γ\C\setminus\operatorname{im}\gamma (gedomineerde convergentie), dus constant op elke samenhangscomponent, en 00 op de onbegrensde component (ML: de integraal gaat naar 00 als z→∞z \to \infty). Voor de cirkel γ(t)=a+reit\gamma(t) = a + r\eu^{\iu t}, t∈[0, 2π]t \in \intcc0{2\pi}, is Ind⁡γ(z)=1\operatorname{Ind}_\gamma(z) = 1 voor z∈D(a,r)z \in D(a,r) (bereken in 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; de constantheid doet de rest).

Lees in het hoofdstuk →
Definitie 21.25 Universitaire wiskunde — Bachelor jaar 3 · Hoofdstuk 21 — Differentiaalvormen en de stelling van Stokes

Zij γ ⁣:[0, 1]→R2∖{a}\gamma\colon\intcc01\to\R^2\setminus\{a\} een gladde gesloten kromme. Haar windingsgetal rond aa is

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} .

Voorbeelden

Voorbeeld 21.14 (De hoekvorm)

Op U=R2∖{0}U = \R^2 \setminus \{0\} is

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

gesloten (rechtstreekse berekening: Oefening 21.4) maar niet exact: haar integraal langs de eenheidscirkel is 2π≠02\pi \neq 0, terwijl de integralen van exacte vormen langs gesloten krommen verdwijnen (Propositie 21.28). Lokaal is ωθ= ⁣dθ\omega_\theta = \dd\theta voor elke gladde bepaling θ\theta van de poolhoek — vandaar de naam en de obstructie: zo’n bepaling bestaat niet op heel UU. Deze ene vorm drijft het windingsgetal aan (Sectie 21.6) en, daardoorheen, de residustelling van Hoofdstuk 17.

Lees in het hoofdstuk →