ИнМu_lectures
.pdf∆ Кратное интегрирование. Когомологии |
211 |
представляет собой непустой симплекс. Тогда в случае, когда γ σ
и интеграл сходится, существует p + 1 |
формул его вычисления в виде |
||||||||
рядов из вычетов: |
|
j Xz(k) |
|
|
|
|
|||
F |
( |
x |
) = |
δ |
z(k)(1,...[j]...,p+1) |
ω, |
j = 1, . . . , p + 1, |
(30.4) |
|
|
|
|
res |
где res ω – кратный вычет подынтегрального выражения ω в
z(k)(1,...[j]...,p+1)
точке пересечения z(k) = z(k1, ..., kp) полярных гиперплоскостей
ai, z + bi = −ki, i = 1, . . . [j] . . . , p + 1, |
ki Z>, |
а δj – знак определителя, составленного |
из вектор-строк |
a1 . . . [j] . . . ap+1. |
|
Применим эту теорему к сходящемуся интегралу (29.8), для которого, как легко видеть, ∆ = 0 и симплекс σ непуст. Вычислим этот интеграл
как сумму вычетов по всем точкам
z1 = −k1, . . . , zp = −kp,
в которых одновременно имеют полюсы Γ(z1),. . . ,Γ(zp). Если бы в (29.8) под интегралом присутствовало только произведение Γ(z1) . . . Γ(zp), то вычет в точке z = z(k) = (−k1, ..., −kp) равнялся бы числу (−1)|k|(k1! . . . kp!)−1. Поскольку вся остальная часть является голоморфной функцией (голоморфным весом) в точке z(k), истинный вычет равен произведению этого
числа на значение веса в точке z(k) (формула вычета в простом полюсе):
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(−1) |
|k| |
|
|
µ |
|
|
|
n1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
np |
|
|
|
|
|
|
|||||||
res |
|
|
|
ω |
|
µ |
|
|
Γ(n |
+ |
n k1 + . . . + |
n |
kp) |
|
|
xk1 |
. . . xkp. |
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
= n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
np′ |
· |
|||||||||||||||||||||||||
z(k) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
µ |
− |
n1′ |
|
|
− . . . − |
|
1 |
|
p |
|||||||||||||||||||
|
(1,...[j]...,p+1) |
|
|
|
|
k1! . . . kp!Γ(n |
n |
k1 |
|
n |
kp + 1) |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
Таким образом, получаем |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|k| |
|
|
µ |
|
|
n1 |
|
|
|
|
|
|
np |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
µ |
|
µ |
|
|
|
|
(−1) |
Γ(n |
+ |
n k1 |
+ . . . + |
|
n |
kp) |
|
k1 |
|
kp |
|
|||||||||||||||||||
y(x) |
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
· x1 |
|
. . . xp |
. |
||||||||||||||||
n |
>0 |
k1 |
! . . . kp!Γ(µ |
− |
n1′ |
k1 |
− |
. . . |
− |
np′ |
kp + 1) |
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
k |
|
|
|
|
|
n |
|
n |
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|X| |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Значения | k |= 0 и | k |= 1 дают следующие слагаемые этого ряда:
µ
1 − n(x1 + . . . + xp).
212 |
И.А. Антипова, О.В. Знаменская, А.К. Цих ∆ |
Для преобразования слагаемых с | k |> 2 воспользуемся формулой Γ(τ + l) = (τ)lΓ(s), где (τ)l – символ Похгамера
(τ)l = τ(τ + 1) . . . (τ + l − 1), l N.
Напомним, что nk′ = n − nk, поэтому согласно этой формуле
Γ(µ + n1 k1 + ... + |
np |
kp) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
n |
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
µ |
− |
n′ |
|
|
|
− ... − |
np′ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
Γ(n |
1 |
|
k1 |
|
|
|
|
kp + 1) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
n |
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
Γ(µ |
|
|
+ n1 k1 + ... + |
np |
kp) |
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
= |
||||
Γ(µn + |
n1 |
k1 + ... + |
np |
kp − |k|)(µn + |
n1 |
k1 + ... + |
np |
kp − |k|) |
||||||||||||||||||||||||||
n |
|
n |
n |
n |
|
|||||||||||||||||||||||||||||
(µ + n1 k |
1 |
+ ... + |
np |
k |
p |
|
k ) |
|
|
|
1 |
|
|
|k|−1 |
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|k| |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
n |
n |
|
|
n |
− | | |
|
|
|
|
(µ + n1k1 + ... + npkp − sn) |
||||||||||||||||||||||||
(µ |
+ n1 k |
1 |
+ ... + |
np |
k |
p |
k ) |
= |
n k |
|− |
1 |
|
||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||
n |
n |
|
|
|
|
n |
|
|
|
− | |
| |
|
|
| |
|
=1 |
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ys |
|
|
|
|
Отсюда получаем формулу (30.2) для коэффициентов ряда (30.3).
2. Ряды Пюизо для y(x)
Здесь мы получим формулы для основного решения y(x) и его степени y(x)µ в виде рядов по дробным степеням (рядов Лорана-Пюизо) переменных x1,. . . ,xp. Поскольку в этих рядах присутствуют положительные и отрицательные степени переменных, эти ряды лорановские, дробность степеней подчеркивает, что они — ряды Пюизо, а благодаря специальному виду коэффициентов эти ряды имеют гипергеометрический тип Горна. Поэтому мы их называем рядами Лорана-Горна-Пюизо. Согласно теореме 30.1 таких формул p + 1 штук, одна из которых есть формула (30.1). Записанные в переменных x1,. . . ,xp, эти формулы не обладают свойством симметрии по отношению к формуле (30.1) и друг к другу. Чтобы достичь этой симметрии, введем переменный коэффициент x0 при старшей степени в уравнении (29.1), т.е. рассмотрим уравнение
x0yn0 + x1yn1 + . . . + xpynp − 1 = 0, |
(30.5) |
переобозначив для единообразия записи степень n на n0. Нетрудно видеть, что основное решение y(x) уравнения (29.1) определяет следующее
214 |
И.А. Антипова, О.В. Знаменская, А.К. Цих ∆ |
|
Эти разложения получаются |
из (30.6) переобозначениями x0 |
xj, n0 nj. В частности, наряду с разложением (30.1) для
основного решения y(x) уравнения (29.1) |
существует p разложе- |
ний y′(σj(X), σj(N))µ|x0=1,n0=n по степеням |
x1/xjn1/nj ,. . . ,1/xjn/nj ,. . . , |
xp/xjnp/nj , j = 1, . . . , p. |
|
Доказательство. Для µ = 1 утверждение теоремы фактически было обосновано выше. Пусть теперь µ > 0 произвольно. Для интеграла (29.8), представляющего основное решение y(x) уравнения (29.1) применим теорему 30.1, взяв в качестве полярных плоскостей
µn − nn1 z1 − ... − nnp zp = −k1 z2 = −k2
· · ·
zp = −kp,
пересечения которых дают точки z(k) с координатами
z2 |
= n1k2 |
|
||||
|
z1 |
= |
|
1 |
(µ + n2k2 |
+ ... + npkp + k1n) |
|
|
− |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
· · ·
zp = −kp.
Сумма вычетов в z(k) подынтегрального выражения в (29.8) приводит к ряду
y(x)µ =
|
|
|X| |
|
|k| |
|
µ |
|
|
|
n |
|
n2 |
|
|
|
|
|
np |
|
|
|
|
|
|
|||||||
µ |
(−1) |
Γ( |
n1 |
+ |
|
n1 |
k1 |
+ |
n1 |
k2 + . . . + |
n1 |
kp) |
· |
n |
× |
||||||||||||||||
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
− | |
| |
|
|
|
||||||||
n |
|
|
k1 |
! . . . kp!Γ( |
µ |
+ |
|
|
n |
k1 |
+ . . . + |
np |
kp |
|
|
k |
|
+ 1) |
n1 |
||||||||||||
|
|
|
n1 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
k |
>0 |
|
|
|
|
n1 |
|
|
|
|
n1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
(µ+n2k2 |
+...+npkp+nk1) |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
k2 |
|
|
kp |
|
− |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n1 |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
× x2 |
. . . xp |
x1 |
|
|
|
|
|
= |
Литература
[1] Шабат Б.В. Введение в комплексный анализ. Часть 2./ Б.В. Шабат
–Издательство: Лань, 2004. – 336 с.
[2]Ботт Р. Дифференциальные формы в алгебраической топологии / Р. Ботт, Л.В. Ту – М.: Наука, 1989, – 336 С.
[3]де Рам. Ж. Дифференцируемые многообразия/ Жорж де Рам – M.: URSS, 2006. – 249 с.
[4]Дубровин Б.А. Современная геометрия. Методы теории гомологий / Б.А. Дубровин, С.П. Новиков, А.Т. Фоменко – M.: URSS, 2001, 288 С.
[5]Цих А.К. Многомерные вычеты и их применение / А.К. Цих – Новосибирск: Наука, 1988 – 241 С.
[6]Южаков А.П. Элементы теории многомерных вычетов/ А.П. Южаков
–Красноярск: РИО КрасГУ, 1975. – 182 С.
[7]Бухштабер В.М. Торические действия в топологии и комбинаторике / В.М. Бухштабер, Т.Е. Панов – М.: МЦНМО, 2004. – 271 С.
[8]Мищенко А.С. Курс дифференциальной геометрии и топологии / А.С. Мищенко, А.Т. Фоменко – М.: Факториал Пресс, 2000, 448 С.
[9]Нарасимхан Р. Анализ на вещественных и комплексных многообразиях / Р. Нарасимхан – Издательство: Платон, 1997, 232 С.
[10]Федерер Г. Геометрическая теория меры /Г. Федерер – М.: Наука, 1987.–760 С.
∆ Кратное интегрирование. Когомологии |
217 |
¨
[11] Mellin H. Uber die fundamentale Wichtigkeit des Satzes von Cauchy fur¨ die Theorien der Gamma und der hypergeometrischen Funktionen / H. Mellin // Acta Soc. Sci. Fennica. 1896. V. 21. №1. P. 1–115.
[12] Mellin H. Resolution´ de l’equation´ algebrique´ gen´erale´ a` l’aide de la fonction gamma / H. Mellin // C.R. Acad. Sci., Paris Ser´. I Math. 1921. V. 172. P. 658–661.
[13] Владимиров В.С. Методы теории функций многих комплексных переменных / В.С. Владимиров – М.: Наука, 1964.
[14] Passare M. A multidimensional Jordan residue lemma with an application to Mellin–Barnes integrals / М. Passare, А. Tsikh,
О. Zhdanov // Aspects Math. 1994. V. E 26, P. 233-241.
[15]Passare M., Tsikh A. Algebraic equations and hypergeometric series // In the book "The legacy of N.H. Abel". Berlin–Heidelberg: Springer Verlag, 2004, P. 653–672.
[16]Пассаре М. Кратные интегралы Меллина-Барнса как периоды многообразий Калаби-Яу с несколькими модулями / М. Пассаре, А.К. Цих, A.A. Чешель // Теор. и матем. физика. 1996. Т. 109, №3. С. 381-394.
[17]Антипова И.А. Формулы обращения для многомерного преобразования Меллина и решения алгебраических уравнений / И.А. Антипова // Матем. Сб. 2007. - Т. 198. - № 4. - С. 3-20.
[18]Грауэрт Г. Теория пространств Штейна /Г. Грауэрт, Р. Реммерт. – М.:Наука, 1989.
[19]Знаменская О.В. Гомологический метод в вопросе штейновости квазиторических многообразий / О.В. Знаменская, А.К. Цих // Многомерн. комплексн. анализ: Межвузов. сб. – Красноярск: КрасГУ. 2002.
– С.48-57.