34_all
.pdfОсобые точки однозначного характера |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|||||||
2003/2004 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
34 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
1f |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
π |
2 |
|
|
2 |
|
1 cos2 |
z |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
z − |
|
|
cos |
|
z sin |
|
|
|
π 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
f (z)= |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
z +1 |
e |
z− |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
Найти все особые точки функции |
|
|
|
|
|
|
|
2 , |
определить их тип. Ответ |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(sin z −1)2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
обосновать. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Шабунин, Сидоров стр. 64 – 70 (примеры 9 - 13 стр. 68 – 72), Половинкин стр. 85 – 95 (примеры 1 - 4 стр. 91 – 93) |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
c f (z)= |
ϕ(z) |
, где функция ψ(z) |
регулярна при всех |
z . Поэтому особые точки функции |
|
|
f (z) |
определяютя особыми |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
ψ(z) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
точками функции ϕ(z) и нулями знаменателя ψ(z). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
Кандидаты в особые точки: |
z = π |
- нуль знаменателя аргумента экспоненты, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
z = −1 - нуль знаменателя аргумента синуса в числителе, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
z = π |
+ 2πk, k =±1, ± 2,K - нули знаменателя, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 Покажем, что точка z = π |
z = ∞ . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
π |
|
|
|
|
||||||
является устранимой особой точкой1 для функции |
f (z): проведем замену t = z − |
. Тогда |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
+ o(t 5 ) |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
t 2 sin 2 t |
sin |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t 4 sin |
|
|
|
|
+ o(1) |
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
π |
+1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
π |
|
+1 |
|
|
|
|
|
t +o(t ) |
2 |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
t + |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
f (t)= |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
e |
|
t 2 |
= |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
e |
|
|
= |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t |
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
sin |
|
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(cos t −1) |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t |
2 |
|
|
+ o(t |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
− |
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
|
|
|
)−1 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
2 |
|
|
+ o(t |
5 |
) |
||
t |
|
sin |
|
|
|
+ o(1) |
|
|||
|
π + 2 |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
e(1+o(t ))2 |
|||
|
|
|
|
t 4 |
+ o(t 5 ) |
|
|
|
||
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
sin |
|
|
|
+ o(1) |
+ o(t) |
2 |
|
|
π + 2 |
|
||||||||
= |
|
|
|
e1+o(t ) → 4e sin |
. |
||||
|
|
1 |
|
|
|
|
|||
|
|
|
+ o(t) |
|
t→0 |
π + 2 |
|||
|
|
|
|
|
|||||
|
|
4 |
|
|
|
|
|
Следовательно, |
|
z = π |
- УОТ |
для f (z). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
существенно особой2 для функции ϕ(z): |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
3Покажем, что точка |
z = −1 является |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
= sin(2πl)=0, т.е. lim f (z |
|
)= 0 ; |
|||||||||||||||||
пусть z |
|
= −1 + |
|
|
, тогда lim z |
|
= −1, а lim sin |
|
|
|
|
= sin |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
l |
|
|
2πl |
|
|
l→∞ |
l |
l→∞ |
|
z |
|
+1 |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
l→∞ |
|
l |
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
l |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2πl |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
π |
|
|||||
пусть теперь z |
|
|
= −1 + |
|
|
|
|
, тогда lim z |
|
= −1, а |
lim sin |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= sin |
|
|
|
|
|
|
|
|
= sin |
+ 2πm =1, |
|||||||||||||
|
|
π |
|
|
|
|
|
|
|
+ |
1 |
|
π |
|
1 |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
m |
|
|
|
|
|
|
m→∞ |
m |
|
|
|
|
|
|
m→∞ |
|
z |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
+ 2πm |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
m |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2πm |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
o |
1 |
Определение. Изолированная особая точка a |
|
|
|
функции |
f : B ρ (a)→ C называется устранимой особой точкой, если |
C |
||||||
существует конечный предел lim f (z) C . |
|
|||||
|
z→a |
|
||||
|
|
|
|
|
|
o |
2 |
Определение. Изолированная особая точка a |
|
функции |
f : B ρ (a)→ C называется существенно особой точкой, если |
||
C |
не существует конечного или бесконечного предела lim f (z).
z→a
Особые точки однозначного характера |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|||||||||
|
|
|
|
π |
|
2 |
|
|
π |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
−1 − |
cos |
cos(−1) |
|
π |
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
(−1) sin |
+ 2πm |
|
|
−1− |
|
|
|
|
|
||||
т.е. lim f (zm )= |
|
|
2 |
|
|
|
2 |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
e |
|
|
≠ 0. |
|
|
||||||||||
|
|
|
|
(sin(−1)−1)2 |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
m→∞ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Следовательно, |
|
для |
f (z). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
z = −1 - СОТ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
e Рассмотрим точки |
z = π |
+ 2πk, k =±1, ± 2,K , в которых |
нули знаменателя совпадают с нулями числителя функции |
||||||||||||||||
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
π |
|
|
|
f (z). |
Произведем |
|
замену: |
|
|
t = z − |
− 2πk . |
Тогда |
f (t)= |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
(t + 2πk ) |
|
|
|
|
|
π |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
2 |
|
2 |
|
|
|
|
sin |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
π |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
cos |
|
t + |
|
+ |
2πk |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
cos t + |
|
+2πk |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
2 |
|
|
|
π |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t + |
|
+ 2πk +1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
t +2πk |
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
e |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
π |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
sin t + |
|
|
+ 2πk |
−1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
(t + 2πk )2 sin 2 (t + 2πk ) cos |
|
|
|
|
|
|
|
+ o(1) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
π |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2πk + |
+1 |
|
|
−sin (t +2πk ) |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t +2πk |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
e |
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
(cos(t + 2πk )−1)2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
+ o(t 3 ) |
||||
|
(t + 2πk )2 sin 2 (t) |
cos |
|
|
|
|
|
+ o(1) |
|
|
|
|
|
|
|
|
(2πk )2 t 2 cos |
|
|
|
|
|
+ o(1) |
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
π |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
π |
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2πk + |
+1 |
|
|
|
|
|
−sin (t ) |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2πk + |
|
+1 |
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
e |
t +2πk |
= |
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
(cos(t)−1) |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t |
2 |
|
|
|
|
2 |
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ o(t |
|
)− |
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
− |
|
3 |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
|
1 |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
−t +o(t |
2 |
) |
2 |
|
|
|
||
|
2πk +o(1) |
|||
e |
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
+ o(t 3 ) |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
(2πk )2 t 2 cos |
|
|
+ o(1) |
(2πk )2 cos |
|
|
|
|
|
+ o(1) |
+ o(t) |
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
π |
|
|
|
|
|
|
π |
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
2πk + |
+1 |
|
|
|
|
|
|
|
2πk − |
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
e(o(1))2 = = |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
eo(1) |
→∞ - полюсы3 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
t 4 |
+ o(t 5 ) |
|
|
|
|
|
|
|
t 2 |
|
+ o(t 3 ) |
|
|
|
t→0 |
|||||||
2-го порядка. |
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
Точки |
z = |
π |
+ 2πk, k = ±1, ± 2,... - полюсы 2-го порядка |
для функции |
f (z). |
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
f |
|
|
|
|
|
(НОТ)4, |
т.к. в любой |
|
ее |
|
окрестности |
есть |
полюсы 2-го порядка |
||||||||||||||||
z = ∞ |
- |
неизолированная |
особая |
точка |
|
|
|||||||||||||||||||||||
z = |
|
π + 2πk, k =±1, ± 2,K (точка накопления |
полюсов). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
o
3 Определение. Изолированная особая точка a C функции f : B ρ (a)→ C называется полюсом, если существует предел
lim f (z)= ∞.
z→a
o
4 Определение. Пусть функция f определена и регулярна в проколотой окрестности точки a C , т.е. на множестве B ρ (a),
ρ > 0 . Тогда точку a называют изолированной особой точкой (однозначного характера) функции f .
Разложение в ряд Лорана |
|
|
|
1 |
|
|||
2003/2004 |
34 |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
||
2f Разложить в ряд Лорана по степеням (z + 2 + 2i) функцию |
f (z)= |
2z 2 +iz +5 |
в кольце, которому принадлежит |
|||||
z 2 (z −5i) |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
точка z =1 +i . Указать границы кольца сходимости.
Шабунин, Сидоров стр. 70 – 75 (примеры 1, 2 стр. 73 – 75), Половинкин стр. 78 – 85 (пример 1 стр. 83 – |
84) |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
c Дробь правильная. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
Находим корни уравнения z 2 = 0 : z |
1,2 |
= 0 . Получаем кратные корни: |
z |
|
|
= 0 и z |
2 |
= 0 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Находим корни уравнения z −5i = 0 . Получаем простой корень: |
z3 = 5i . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
dТочки z1,2 = 0 и z3 |
= 5i |
|
|
|
|
являются особыми точками функции f (z) (в них |
f (z) не регулярна). |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
eРазлагаем f (z) на элементарные дроби: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
2z 2 +iz +5 |
= |
|
|
|
A |
+ |
|
|
B |
|
|
|
|
+ |
|
|
|
C |
|
|
|
|
= |
|
|
Az(z −5i)+ B(z −5i)+Cz 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
z 2 (z −5i) |
|
|
|
|
|
z |
|
|
z 2 |
|
|
|
z −5i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
z 2 (z −5i) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
z 0 : −5iB = 5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
→ B = |
5 |
|
|
|
|
= i Ì |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
−5i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
z1 : −5iA + B = i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Æ A = 0 Ì |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
z 2 : A +C = 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Æ C = 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
f |
(z)= |
|
|
i |
+ |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
z 2 |
z |
− |
5i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
fДля удобства дальнейших выкладок произведем замену z + 2 + 2i = w или z = w − 2 −2i : |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
f (w)= |
|
|
|
|
|
|
|
|
i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
(w − 2 − 2i)2 |
|
|
|
w − 2 − 7i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Кольца аналитичности f (w): |
|
|
|
|
|
|
|
|
w < 2 + 2i = |
22 + 22 |
= |
8 = 2 |
|
2 , |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 2 < w < 2 + 7i = 22 + 72 = 53 , |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
w > |
|
|
53 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
gПри z =1 +i получаем |
|
w = 3 +3i , |
|
|
w = |
|
|
32 +32 |
= |
|
18 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
w будем в кольце |
|
2 |
2 < w < |
53 , используя разложения в ряд |
|||||||||||||||||||||||||||
Т.о., раскладывать дроби в ряд Лорана по степеням |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Тейлора. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
При этом |
|
2 + 2i |
|
< |
|
w |
|
< |
|
|
2 + 7i |
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
′ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
′ |
|
|
|
|
2 + 2i n−1 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
i |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
i |
|
|
∞ |
2 |
+ 2i |
|
|
|
i |
|
∞ |
||||||||||||||||
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
∑ |
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
∑n |
|
= |
||||||||||||||||||||
|
|
(w − 2 − 2i) |
2 |
|
|
|
|
|
|
w |
2 |
|
|
|
|
2 + 2i |
2 |
|
|
|
w |
2 |
|
|
2 |
+ 2i |
|
w |
2 |
|
w |
|
w |
2 |
w |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
2+2i |
|
|
n=0 |
|
|
2+2i |
|
|
n=1 |
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 − |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
− |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
w |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
w |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
w |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
in(2 + 2i)n−1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
w |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
∞ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
= ∑ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
w |
n+1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
n=1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
− 2 |
|
∞ |
|
|
w n |
|
|
∞ |
− wn |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
o |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
∑ |
|
|
|
|
= |
∑ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
w − 2 |
|
− |
7i |
|
|
|
|
|
− 2 −7i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
w |
|
|
2 + 7i |
2 + |
|
|
+ 7i) |
n+1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
− |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n=0 |
7i |
|
|
n=0 (2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 + 7i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
Ответ: |
|
|
|
|
|
в |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
кольце, |
|
|
|
|
|
которму |
|
|
|
|
принадлежит |
|
|
точка |
|
|
|
z =1 +i |
|
|
|
(2 |
2 < z + 2 + 2i < |
53) |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
∞ |
|
in(2 + 2i)n−1 |
|
|
|
|
|
|
|
∞ |
|
|
− (z + 2 + 2i)n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
f (z)= ∑ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ |
∑ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n+1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
(z + 2 |
+ |
|
2i) |
n+1 |
|
|
(2 |
|
+ 7i) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
n=1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n=0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вычисление контурного интеграла с помощью вычетов |
|
|
|
|
|
1 |
|
||||||||||||||||||||||
2003/2004 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
34 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3g |
|
Применяя теорию вычетов вычислить интеграл |
|
z−∫1 |
|
|
zdz |
|
1. |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
=1 |
(π −3z)(1 + cos 3z) |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
Шабунин, Сидоров стр. 134 – 138 (примеры 11 - 15 стр. 134 – 137), Половинкин стр. 95 – 102 (пример 1 стр. 101 – 102) |
|||||||||||||||||||||||||||||
c Находим особые точки |
f (z)= |
|
|
|
z |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
(π −3z)(1 + cos 3z) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
Особыми точками являются: особые точки числителя: , |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
нули знаменателя: z = π , |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
π |
|
2πk |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(cos 3z = −1 3zk |
= π + 2πk ) zk |
= |
+ |
, k = ±1, ± 2,... - П2 |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
3 |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
особые точки знаменателя: . |
|
|
|
|
|
(полюсы 2-го порядка)2 3 |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
z = |
∞ |
- НОТ. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
Внутри контура γ = {z : |
|
z −1 |
|
= |
|
|
|
|
π |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
1}находится: z = 3 - П3 (полюс 3-го порядка). |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
zdz |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
dИнтеграл |
|
|
|
, можно вычислить по формуле |
I = 2πi res f (z)4. |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
z−∫1 |
|
=1 (π −3z)(1 + cos 3z) |
|
|
|
|
|
|
|
|
z=π |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
e Для нахождения вычета5 функции |
f (z) в точке z = |
π |
разложим6 эту функцию в ряд Лорана в кольце |
|||
|
|
π |
|
|
3 |
|
0 < |
z − |
< ε (ε <<1). Получаем: |
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
1 |
По умолчанию направление обхода считается положительным – против часовой стрелки. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
o |
(a)→ C называется полюсом, если существует предел |
||||||||||||||
2 |
Определение. Изолированная особая точка a |
C |
функции |
f : B ρ |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
lim f (z)= ∞. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
z→a |
|
|
|
|
|
|
|
|
d (1 + cos 3z) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
d 2 (1 +3cos 3z) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
3 |
(1 + cos 3z) |
|
|
|
π = 0 , |
|
|
= (−3sin 3z) |
|
|
|
|
π |
= 0 , а |
|
|
= (−9 cos 3z) |
|
π =1 ≠ 0 |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
dz |
|
|
|
|
dz 2 |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
z= |
3 |
|
z= |
π |
|
|
|
|
|
z= |
3 |
|
|
z= |
π |
|
z= |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Теорема (Коши о вычетах). Пусть дана область G |
|
|
с кусочно-гладкой положительно ориентированной границей Γ. |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
4 |
C |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Пусть функция |
|
f |
определена и регулярна на |
|
G всюду, |
за исключением конечного числа изолированных особых точек |
||||||||||||||||||||||||||||||||
a1 , a2 , K, an G |
(при этом имеется в виду, |
что, если |
∞ G , то ∞ = an ) и пусть к тому же функция f |
непрерывно |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
продолжима на границу области G . Тогда справедлива формула ∫Γ f (z)dz = 2πi∑res f . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
k =1 ak |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
o |
|
|
|
={z : |
|
|
|
|
= r} - |
|||||
5 |
|
Пусть изолированная особая точка a |
|
|
f : B ρ (a)→ C , |
ρ > 0 . Пусть γr |
|
|
z −a |
|
||||||||||||||||||||||||||||
Определение. |
C |
функции |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
положительно ориентированная окружность, причем 0 < r < ρ . Тогда вычетом функции f в точке |
a |
называется число |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
res f |
= |
1 |
∫γ |
|
f (z)dz . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
2πi |
r |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
a |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|||
6 |
res f |
= c−1 , где c−1 - коэффициент разложения функции |
|
f |
в ряд Лорана с центром в конечной точке a при |
. |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
a |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
z |
|
|
|
Вычисление контурного интеграла с помощью вычетов |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
||||||||||
|
z |
z |
|
|
|
z = |
π |
+ w |
|
|
|
π |
+ w |
|
|
|
π |
+ |
w |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
f (z) = |
|
|
|
3 |
|
|
|
3 |
|
|
|
9 |
3 |
|
|
|||||||||
|
= |
|
|
|
|
= |
|
|
|
π |
|
= |
|
|
|
|
= |
|
|
|||||
(π −3z)(1 + cos3z) |
π |
|
+ cos 3z) |
w = z − |
|
|
|
π |
|
− w(1 −cos3w) |
||||||||||||||
|
|
|
3 |
− z (1 |
|
3 |
|
|
3(− w) 1 |
+ cos 3 |
|
+ w |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
− |
|
|
π |
|
|
|
− |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
− |
|
π |
|
− |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
− |
|
π |
− |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
− |
|
|
π |
− |
1 |
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
= |
|
|
|
|
|
9w 3 |
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9w 3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9w 3 |
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
9w 3 |
= |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(1 −cos 3w) |
|
|
|
|
|
(3w) |
2 |
|
|
(3w) |
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9w |
2 |
|
|
81w |
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
9w |
2 |
|
|
|
9w |
2 |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ o(w |
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
− |
|
|
|
+ o(w5 ) |
|
|
|
|
|
1 − |
|
|
|
|
|
|
|
|
+ o(w3 ) |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 − 1 − |
|
|
|
2! |
|
|
+ |
|
|
4! |
|
|
|
) |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
24 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
12 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
− |
|
|
2π |
|
|
|
− |
|
2 |
|
|
|
|
|
2π |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3w |
2 |
|
|
|
3w |
2 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2π |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
π |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
3 |
|
|
|
27w |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
81w |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= − |
|
|
|
|
|
|
|
|
+ |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
+ |
|
|
|
|
+ |
|
|
|
|
|
|
+ o(w |
|
) = |
− |
|
|
|
− |
|
|
− |
|
|
|
− |
|
|
|
|
|
|
+ o(w) . |
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
3w |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
3 |
|
27w |
2 |
|
4 |
|
|
|
|
4 |
|
|
|
81w |
3 |
27w |
2 |
54w |
18 |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
+ o(w |
|
81w |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
− |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
1 |
|
|
4 |
|
|
|
|
|
) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
Откуда получаем, что коэффициент c−1 |
при |
|
1 |
|
равен c−1 = |
− |
|
π |
|
, следовательно res f (z)= c−1 |
= − |
|
π |
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
z |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
54 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
z= |
π |
|
|
|
|
|
|
|
|
54 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
fПо теореме Коши о вычетах |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
I = 2πi res f (z) |
= 2πi − |
π |
|
= − π 2i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
π |
|
|
|
|
|
|
|
|
54 |
|
|
|
|
27 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
z= |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
Ответ: |
|
|
|
|
∫ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
zdz |
|
|
|
|
|
= − |
π 2i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
(π −3z)(1 + cos 3z) |
|
|
27 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
z−1 |
=1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вычисление интеграла по вещественной оси с помощью вычетов |
|
|
|
|
|
1 |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
2003/2004 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
34 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
4f |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
∞ x sin(1 − |
2x) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
Применяя теорию вычетов вычислить интеграл |
∫ |
|
|
|
|
|
|
dx . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
2x |
2 |
+1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
−∞ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Шабунин, Сидоров стр. 140 – 145 (примеры 6 стр. 144), Половинкин стр. 103 – 108 (пример 3 стр. 107 – 108) |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
∞ x sin(1 − 2x) |
|
|
|
|
|
∞ x sin( |
|
|
2x −1) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
cЗамечая, что I |
|
|
= |
∫ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dx = − |
∫ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dx , |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
2x |
2 |
+1 |
|
|
|
|
|
2x |
2 |
+1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
−∞ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
−∞ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
i( |
2x−1) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
∞ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
для решения задачи достаточно вычислить несобственный интеграл ∫ |
xe |
|
|
|
dx |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
и воспользоваться формулой |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
−∞ 2x |
+1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
∞ xei( 2x−1) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
∞ |
x sin(1 − |
|
2x) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
I = |
∫ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dx = − Im ∫ |
|
|
|
|
|
|
dx . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(1) |
|
|
||||||||||||||||||
|
2x |
2 |
+ |
1 |
|
|
|
2 |
+1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
−∞ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
−∞ 2x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
i 2z |
||
dДля того чтобы применить теорему Коши1 о вычетах2, вводим функцию комплексной переменной |
f (z)= |
|
|
ze |
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(2z 2 +1)ei |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
и строим контур, состоящий из отрезка |
вещественной оси |
[− R, R] |
и |
полуокружности CR |
= {z : |
|
z |
|
= R, Im z ≥ 0}, |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
выбрав R так, чтобы все особые точки zk |
(k =1,2,K, n) |
функции f (z), |
лежащие в верхней полуплоскости, оказались |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
внутри контура. Тогда по теореме Коши о вычетах |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||
∫ |
f (z)dz = R |
|
|
|
|
xei 2x |
|
|
dx + |
∫ |
f (z)dz = |
2πi |
n |
res f (z). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(2) |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
∫ |
|
|
|
|
|
2 |
+1)e |
i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
∑z=zk |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
Γ |
|
|
|
|
|
|
−R (2x |
|
|
|
|
CR |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
k =1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
z |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
e Переходим к пределу при |
|
R → ∞. Так как в нашем случае Φ(z)= |
|
|
|
есть правильная рациональная дробь и |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
(2z 2 |
+1)ei |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
α = |
|
2 > 0 , то условия леммы Жордана3 выполнены и, следовательно, |
Rlim→∞ |
∫ f (z)dz = 0 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Поскольку правая часть в (2) не зависит от R , имеем |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
CR |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
∞ |
xei 2x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
res f (z), |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
dx |
|
= 2πi |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(3) |
|
|
|||||||||||||||||||
|
∫ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
2 |
+1)e |
i |
|
|
|
|
|
|
|
|
∑z=zk |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
−∞(2x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
k =1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
где zk |
|
|
- особые точки функции |
|
f (z)= |
|
|
|
zei |
2z |
|
|
|
, лежащие в верхней полуплоскости. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
(2z 2 +1)ei |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 Теорема (Коши о вычетах). Пусть дана область G C с кусочно-гладкой положительно ориентированной границей Γ.
Пусть функция |
f определена и регулярна на G всюду, за исключением конечного числа изолированных особых точек |
|||||||||||||||||||||||
a1 , a2 , K, an G (при этом имеется в виду, что, если ∞ G , то ∞ = an ) и пусть к тому же функция f непрерывно |
||||||||||||||||||||||||
продолжима на границу области G . Тогда справедлива формула ∫Γ |
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
f (z)dz = 2πi∑res f . |
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
k =1 ak |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
o |
(a)→ C , ρ |
> 0 . Пусть γr ={z : |
|
= r}- |
||||||
2 Определение. Пусть изолированная особая точка a |
C |
функции f : B ρ |
z −a |
|||||||||||||||||||||
положительно ориентированная окружность, причем 0 < r < ρ . Тогда вычетом функции |
f в точке a называется число |
|||||||||||||||||||||||
res f = |
1 |
∫γ |
f (z)dz . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
2πi |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
a |
|
|
r |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= R0 > 0}. Пусть число |
||||
3 Лемма (Жордан). Пусть Φ(z) - непрерывная функция на замкнутом множестве {z |
|
|
Im z ≥ 0, |
|
z |
|
||||||||||||||||||
|
|
|
||||||||||||||||||||||
α > 0 |
и CR ={z |
|
|
|
z |
|
= R, Im z ≥ 0}, R > R0 - семейство |
полуокружностей в |
верхней полуплоскости. Обозначим |
|||||||||||||||
|
|
|
||||||||||||||||||||||
ε(R)=max{Φ(z) |
|
|
|
|
z CR }при R > R0 . Если lim ε(R)= 0 ,то lim |
eiαzΦ(z)dz = 0 . |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R→∞ |
R→∞ ∫ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
CR |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вычисление интеграла по вещественной оси с помощью вычетов |
2 |
|
|
|
|
|
i 2z |
|
|
f Находим особые точки функции f (z)= |
ze |
|
|||||
(2z 2 +1)ei |
|||||||
z = |
i |
и z = − |
i |
. Таким образом, точки z = |
i |
||
|
2 |
|
2 |
|
|
2 |
= |
|
zei 2z |
|
|
|
|
|
как нули (1-го порядка) ее знаменателя: |
|
|
i |
|
|
i |
|
i |
|||
|
2 z − |
|
z |
+ |
|
|
e |
|
|
2 |
2 |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
и z = − |
i |
- полюса4 |
1-го порядка (ПП – простые полюса). |
||||||
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
g Вычисляем |
вычет |
в |
простом |
|
полюсе |
|
|
z = |
i |
|
|
по формуле res f (z)= |
lim |
|
i |
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
2 |
|
|
z − |
2 |
f (z). Получаем |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
z= |
i |
|
|
|
z→ |
i |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
2 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
zei |
2z |
|
|
|
|
|
|
|
|
i |
|
e−1 |
|
|
|
|
|
e−1−i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
res f (z)= |
|
|
= |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
i |
|
|
|
|
|
i |
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
z= |
i |
i |
|
|
|
|
|
i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
2 |
|
|
2 z + |
|
|
|
e |
|
|
|
|
|
2 |
2 |
|
|
|
e |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
z= |
i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
hВычисляем несобственный интеграл по формуле (3): |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
∞ |
|
xei( 2x−1) |
dx = 2πi res |
f (z) = 2πi |
e−1−i |
|
= |
|
πi |
|
e−i = |
|
πi |
(cos(−1)+ i sin(−1)) = |
πi |
|
(cos1 −i sin1). |
|||||||||||||||||||||||||
−∞∫ |
2x2 +1 |
|
|
z= |
i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
2e |
|
|
|
|
2e |
|
|
|
2e |
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
iИспользуя формулу (1), находим искомый интеграл:
|
|
∞ |
x sin(1 − |
2x) |
|
∞ |
x sin( |
|
2x −1) |
∞ |
xei( 2x−1) |
|
πi |
(cos1 −i sin1) = − |
π cos1 |
|||||||||||
I |
= ∫ |
|
|
|
|
|
|
|
|
dx = − ∫ |
|
|
|
|
|
dx = − Im ∫ |
|
|
|
dx = − Im |
|
2e |
||||
2x |
2 |
+1 |
|
|
|
2x |
2 |
+1 |
|
|
2 |
+1 |
2e |
|||||||||||||
|
|
−∞ |
|
|
|
|
|
−∞ |
|
|
−∞ 2x |
|
|
|
||||||||||||
|
|
∞ x sin(1 − |
|
2x) |
|
|
|
π cos1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Ответ: |
|
∫ |
|
|
|
|
|
|
|
dx = − |
2e |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
2x |
2 |
+1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
−∞ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
o
4 Определение. Изолированная особая точка a C функции f : B ρ (a)→ C называется полюсом, если существует предел
lim f (z)= ∞.
z→a
Вычисление интеграла по вещественной оси с помощью вычетов |
1 |
|
|||||
2003/2004 |
34 |
|
|
|
|
||
5h |
|
|
|
|
|
|
|
|
Применяя теорию вычетов вычислить интеграл ∫1 |
x +1 |
|
1 |
dx . |
|
|
|
|
0 7 x3 (1 − x)4 |
|
x − 2 |
|
|
Шабунин, Сидоров стр. 151 – 158 (пример 11 стр. 151-152, пример 12 стр. 153-154, пример 13 стр. 154-156), Половинкинн стр. 108 –
115 (пример 3 стр. 111 – 114) |
|
c Чтобы вычислить этот интеграл J с помощью теории вычетов, продолжая подынтегральную функцию в комплексную |
|
плоскость, мы вынуждены иметь дело с многозначной функцией {7 z3 (1 − z)4 }1. Эта функция допускает выделение |
|
регулярных ветвей в области G=C\[0, 1], что проверяется2. |
|
d Выберем теперь регулярную ветвь корня, которая в пределе на верхнем берегу I + разреза по отрезку [0, 1] прринимает |
|
значения арифметического корня |
7 x3 (1 − x)4 ≥ 0 , т.е. обозначим через g регулярную ветвь многозначной функции |
{7 z3 (1 − z)4 }в области C\[0,1] |
такую, что ее предел из из верхней полуплоскости в точках x (0,1), т.е. на верхнем |
|
|
|
|
|
берегу I + разреза по отрезку [0, 1] равен |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
g(x + i0) = 7 |
x3 (1 − x)4 > 0 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(1) |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
g(z)= 7 z3 (1 − z)4 e |
i |
(3 γ arg(z )+4 |
γ (1−z )) |
3 - |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
7 |
|
|
|
(2) |
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
регулярная |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
условию (1). |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
ветвь, соответствующая вышеприведенному |
|
|
|
|
|
|
x (0,1), т.е. на нижнем берегу I − |
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
Отметим, что предельное значение функции |
g из нижней полуплоскости в точках |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
разреза по отрезку [-2, -1], принимает по формуле (2) значение |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
i |
|
|
i6π |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x3 (1 − x)4 e |
|
|
|
|
(3 γ |
arg(z )+4 γ (1−z )) |
= g(x +i0)e |
|
(3 2π +4 0)4 |
= g(x +i0)e |
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
g(x −i0) |
= 7 |
7 |
7 |
7 |
|
(3) |
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В формуле (3) контур γ начинается в точке на верхнем берегу разреза и оканчивается в той же точке на нижнем берегу |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
разреза. |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
e |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
Пусть ε 0, |
|
|
. Рассмотрим в области G контур γε , имеющий вид «гантели», т.е. составленный из окружностей C0ε и |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I − разреза по отрезку [+ε,1 −ε]. |
||||||||
|
|
|
|
C |
радиуса ε |
и центрами в точках 0 и 1 соответственно, а также двух берегов I + и |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
1ε |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ε |
|
ε |
||
|
|
|
|
|
|
Ориентируем полученный контур γε положительно по отношению к ограниченной им внешней части плоскости. |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
Рассмотрим интеграл Jε = ∫ f (z)dz , где |
f (z)= |
z +1 |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
(z − 2)g(z) |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
γ ε |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
По теореме о вычетах5, с одной стороны, и из формы контура γε |
с другой, получаем равенства |
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
7 |
z3 (1 − z)4 = 7 |
z3 (1 − z)4 e |
i |
(3ϕ01 +3 γ arg(z )+4ϕ02 +4 γ (1−z )+2πk ) |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
1 |
7 |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
2 Теорема 2(§16П) Пусть функция f в области G регулярна, прчем f (z)≠ 0 , z G . Чтобы в области G существовали ветви |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
регулярной функции {n |
f (z)}, необходимо и достаточно, чтобы для любого замкнутого кусочно-гладкого контура γ° G |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
нашлось целое число k ° |
такое, что |
° arg f (z)= (2πn)k ° . |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
y |
|
|
|
|
|
|
|
|
γ |
|
|
|
|
|
γ |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
3 g(x +i0) = 5 (x + 2)4 (x +1)e |
i |
(4ϕ01 ++ϕ02 +2πk ) |
= 5 (x + 2)4 (x +1)eiπ = 5 (x + 2)4 (x +1)eiπ ei2πl , т.е. |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
5 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
4ϕ01 +ϕ02 + 2πk = 2πl |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 или g(x +i0)e |
(3 0+4 (−2π )) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
Теорема (Коши о вычетах). Пусть дана область G |
|
с кусочно-гладкой положительно ориентированной границей Γ. |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
5 |
C |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Пусть функция f |
определена и регулярна на G всюду, за исключением конечного числа изолированных особых точек |
Вычисление интеграла по вещественной оси с помощью вычетов |
2 |
|||||||||||||||||
|
= 2πi res f (z)+ res f (z) =6 = |
|
+ ∫ |
+ ∫ |
+ ∫ |
|
|
(z)dz . |
|
|||||||||
Jε |
∫ |
f |
(4) |
|||||||||||||||
|
z=2 |
z=∞ |
|
|
|
|
Iε− |
C1ε |
C2ε |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
Iε+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
fТочка z = 2 ПП (П1) – простой полюс7 (полюс первого порядка), поэтому вычет8 в этой точке равен |
|
|||||||||||||||||
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= 3e |
i 4π |
|
||
res f (z)= lim(z − 2)f (z) = |
|
9 |
= |
|
|
3 |
|
|
|
|
7 |
. |
|
|||||
g(2) |
|
|
|
i |
(3 0+4(−π )) |
|
||||||||||||
z=2 |
z→2 |
|
|
|
7 23 (1−2)4 e |
|
7 23 |
|
|
|||||||||
|
|
7 |
|
|
Для вычисления вычета функции f(z)в точке z = ∞ ( |
- УОТ10) разложим11 |
|||||
R < |
|
z |
|
< ∞ |
(R >>1). Для этого воспользуемся |
разложением f(z) |
|
|
эту функцию в ряд Лорана в кольце в точке вещественной осиR < X :
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ |
1 |
|
|
|
|
|
|
+ |
|
1 |
− |
|
2 −1 |
|
|
|||||
|
X +1 |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
X |
|
|
|||||||||||||
f (X )= |
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
X |
|
|
|
|
= |
|
|
|
X |
|
|
|
|
= |
|||||||
(X − 2)g(X ) |
|
|
|
2 |
|
3 |
(1 − X ) |
4 |
|
i |
(3 0+4(−π )) |
|
|
|
|
1 |
|
4 − |
i 4π |
|
|||||||||||
|
|
|
− |
X |
e 7 |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
1 |
|
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
X |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
X 7 1 − |
|
|
|
e |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
X |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
1 |
|
2 |
1 |
|
1 − |
4 |
|
i 4π |
|
1 |
|
1 |
|
|
|
2 |
|
1 |
|
4 1 |
|
1 |
||||||||||
|
|
|
7 |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
1 |
+ |
|
1 |
+ |
|
+ o |
|
1 |
− |
|
|
|
e 7 |
= |
|
|
+ |
|
|
1 |
+ |
|
+ o |
|
1 |
+ |
|
|
|
+ o |
|
e |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
X |
|
|
|
|
X |
|
|
|
|
X |
|
|
|
|
X |
|
X |
|
|
X |
|
|
|
|
7 X |
|
|
|
||||||
|
X |
|
X |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
X |
|
X |
i 4π
7 =
|
1 |
|
1 |
i 4π |
. По теореме единственности12 имеем: f (z)= |
1 |
|
i 4π |
|
1 |
||
|
|
|
||||||||||
|
|
+ o |
|
e 7 |
|
e 7 |
+ o |
|
. Откуда получаем, что коэффициент |
|||
|
|
|
|
|||||||||
|
X |
|
|
|
|
|
z |
|
|
z |
||
|
X |
|
|
|
|
c−1 при |
1 |
равен c−1 = e |
i4π |
, следовательно res f (z)= −c−1 = −e |
i 4π |
||
7 |
7 |
13. |
|||||
z |
|||||||
|
|
|
z=∞ |
a1 , a2 , K, an G (при этом имеется в виду, что, если ∞ G , то ∞ = an ) и пусть к тому же функция f непрерывно
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
продолжима на границу области G . Тогда справедлива формула ∫Γ f (z)dz = 2πi∑res f . |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
k =1 ak |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 Особыми точками функции f являются: z = ∞, нули знаменателя: z = 0 , особые точки числителя: , особые точки |
||||||||||||||||||||
знаменателя: (в G!!!) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
o |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 Определение. Изолированная особая точка a |
|
|
|
функции |
f : B ρ (a)→ C называется полюсом, если существует предел |
|||||||||||||||
C |
||||||||||||||||||||
lim f (z)= ∞. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
z→a |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
o |
> 0 . Пусть γr ={z : |
|
|
|
|
|
|
= r}- |
|
8 Определение. Пусть изолированная особая точка a |
|
функции f : B ρ (a)→ C , ρ |
|
|
z −a |
|
||||||||||||||
C |
||||||||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||||||
положительно ориентированная окружность, причем 0 < r < ρ . Тогда вычетом функции |
f в точке a называется число |
|||||||||||||||||||
res f = |
1 |
∫γ |
f (z)dz . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
2πi |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
a |
|
|
r |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
9 Для вычисления g(0) берем контур γ с началом в точке, лежащей на верхнем берегу разреза Iε+ , и концом в точке z = 0 |
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
o |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 Определение. Изолированная особая точка a |
|
функции |
f : B ρ (a)→ C называется устранимой особой точкой, если |
|||||||||||||||||
C |
||||||||||||||||||||
существует конечный предел lim f (z) C . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
z→a |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
11 res f |
= c−1 , где c−1 - коэффициент разложения функции f |
в ряд Лорана с центром в конечной точке a при |
|
1 |
. |
|
|
|||||||||||||
|
|
|
||||||||||||||||||
a |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
z |
12 Теорема (единственности). Пусть функция f : G → C регулярна в области G C . Пусть существует последовательность различных точек {zn } G , сходящаяся к некоторой точке a G и такая, что f (zn )= 0 n N . Тогда f (z)≡ 0 на области G.
13 res f = −c−1 , где c−1 - коэффициент разложения функции f в ряд Лорана с центром в бесконечности.
∞
Вычисление интеграла по вещественной оси с помощью вычетов
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
i 4π |
|
|
|
|
|
|
|
i4π |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
−1 e |
i4π |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
Таким образом, J |
|
= 2πi res f (z)+ res f |
(z) = = |
2πi |
3e 7 −e |
|
|
|
= 2πi |
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
7 |
7 |
3 |
7 |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ε |
|
|
|
|
z=2 |
|
|
|
|
|
z=∞ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
2 |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
g Оценим интегралы по окружностям C0ε |
|
= {z : |
|
z |
|
= ε}и C1ε |
= {z : |
|
|
|
z −1 |
|
= ε}: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
∫ |
|
f (z)dz |
|
2π |
|
|
|
ε +1 |
|
|
|
|
|
1 εdϕ ≤ A ε |
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
≤ |
∫ |
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
→0 , |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ε 3 (1 −ε)4 ε |
− 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ε→0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
C−2ε |
|
|
|
|
0 |
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
2π |
|
|
|
|
1 +ε +1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
∫C |
|
f (z)dz |
≤ |
∫ |
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
1 εdϕ ≤ B ε |
7 |
|
→0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ε→0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
−1ε |
|
|
|
|
0 |
7 |
|
(1 +ε) (1 |
|
−(1 −ε)) |
|
|
1 |
−ε − 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
h В силу формул (1) и (3) получаем выражения: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
∫ f (z)dz = 1−∫ε |
|
x +1 |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
dx = 1−∫ε |
|
|
|
|
x +1 |
|
|
1 |
|
|
|
|
dx 14, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
(x |
− 2) |
|
|
|
|
|
|
|
(x − 2) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Iε+ |
|
|
|
|
0+ε g(x +i0) |
|
|
|
|
|
|
|
0+ε 7 x3 (1 − x)4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
∫ f (z)dz = |
0∫+ε |
|
|
|
x +1 |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
dx = − 1−∫ε |
|
|
x +1 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
dx |
|
= −e− |
i6π |
1−∫ε |
x +1 |
|
|
1 |
|
dx |
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
i6π |
|
|
|
|
(x |
|
|
|
2) |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Iε− |
|
|
|
|
|
1−ε g(x −i0) |
|
|
(x − 2) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0+ε g(x +i0)e |
|
|
|
|
|
|
− |
|
|
|
|
|
|
|
|
0+ε g(x +i0) |
|
(x − 2) |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
−e− |
i6π |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
∫ f (z)dz . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Iε+
iПереходя в формуле (4) к пределу при ε → 0 , получаем равенство:
2πi |
|
|
3 |
|
|
i 4π |
|
−e |
− |
i6π |
|
|
−e |
i8π |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
7 |
|
3 |
−1 e 7 |
= 1 |
|
7 J |
= 1 |
7 J , |
||||||
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
− |
i 4π |
|
i 4π |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
− |
|
|
|
|
|
|
|
3 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
π |
|
|
1 |
|
π |
− |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
e |
7 |
|
−e |
|
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
2 3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 8 |
||||
т.е. π |
|
|
|
−1 |
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
J |
, J = − |
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
7 |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4π |
|
|
|
|
|
4π |
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
2i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
− sin |
|
|
|
|
sin |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
|
|
|
|
7 |
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
− |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
1 |
|
|
x +1 |
|
|
1 |
|
|
|
|
π 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
Ответ: |
∫ |
|
|
|
|
|
dx = |
|
|
|
|
7 8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
7 |
x3 (1 − x)4 |
x |
− 2 |
|
|
|
|
|
4π |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
sin |
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3
=