z = x + iy, x, y - rzeczywiste, i urojone

√

|z| = px2 + y2, np. |3 + 4i| =

32 + 42 = 5.

z = x + iy = |z| · (cos(α) + isin(α)), α=argument liczby z= k¸

at mi¸edzy wektorem

(x, y) i poziom¸

a osi¸

a.

pot¸

ega zk = |z|k · (cos(k · α) + isin(k · α)).

√

pierwiastek k z = k

p|z| · cos α+2k·π + isin α+2k·π

, gdzie k = 0, 1, 2, . . . , n − 1.

n

n

funkcja zmiennej zespolonej f (z) = f (x+iy) = u(x, y)+iv(x, y). Bycie holomorficzn¸

a

= posiadanie pochodnej <=> funkcja f ma spe lniać równania Cauchy - Riemmana u0x = v0y ,

u0y = −v0x .

Maj¸

ac cz¸

eść urojon¸

a v można obliczyć cz¸

eść rzeczywist¸

a u. Procedura jest taka

– znam v, wi¸

ec obliczam v0x oraz v0y

– znam v0x = −u0y. St¸ad wynika, że aby mieć u licz¸e ca lk¸e u = R −v0xdy = ... + c(x).

– znam v0y = u0x. Aby mieć u licz¸e ca lk¸e u = R v0ydx = ... + c2(y).

– jest u = ... + c(x) = .... + c2(y). Dopasować sta le c(x) oraz c2(y) żeby by lo ok, lub uzasadnić że si¸e nie da.

Ca lki

R

f (z)dz = R b f (z(t)) · z0(t) dt

C

a

Za lożenia:

C=krzywa na p laszczyźnie zespolonej. Na przyk lad C jest krzyw¸

a która ma wykres

y(x), x ∈ (a, b). (na przyk lad y(x) = x3, x ∈ (3, 4)). Wówczas parametryzacja z(t) = t + i · y(t), t ∈ (a, b). np. z(t) = t + i · t3.

Jeśli C= krzywa pionowa, np. odcinek od punktu (2, 3) do punktu (2, 6) to z(t) = 2+

i·t dla t ∈ (3, 6). Jeśli C = odcinek od punktu (2, 6) do punktu (2, 3) to z(t) = 2+i·(6−t) dla t ∈ (0, 3).

Jeśli C= okr¸

ag o środku w (0,0) i promieniu R, to wówczas z(t) = R · eit, t ∈ (0, 2π).

———–

Ca lki po krzywych domkni¸etych, takich że punkt po krzywej idzie odwrotnie do ruchu wskazówek zegara. ( jeśli zwrot jest na odwrót, to przed ca lk¸

a stawić −).

Z

f (z) dz = 0 ,

C

jeśli f (z) jest holomorficzna wewn¸

atrz obszaru ograniczonego przez krzyw¸

a C.

1

1 Z

f (z)

f (a) =

dz

2πi C z − a

jeśli f (z) jest holomorficzna wewn¸

atrz obszaru ograniczonego przez krzyw¸

a C, zaś a jest

dowolnym punktem wewn¸

atrz obszaru ograniczonego przez krzyw¸

a C.

Uogólnienie poprzedniego: pochodna funkcji f rz¸

edu n na przyk lad f 0 = f (1): oraz zak ladamy, że a jest punktem wewn¸

atrz obszaru, zaś f (z) holomorficzna wewn¸

atrz:

n! Z

f (z)

f (n)(a) =

dz

2πi C (z − a)n+1

Punkt a jest biegunem m-krotnym funkcji f tzn.: Dla m = 1: funkcja f (z) jest taka, że f (a) nie istnieje w punkcie a, ale wyrażenie f (z) · (z − a) ma granic¸

e w punkcie a: na przyk lad f (z) = 5z oraz z−a

5z

· (z − a) = 5z →z→a= 5a

z − a

Dla m = 2: funkcja f (z) jest taka, że f (a) oraz f (a) · (z − a) nie istniej¸

a w punkcie a,

ale wyrażenie f (z) · (z − a)2 ma granic¸

e w punkcie a: Na przyk lad f (z) = 2z2+iz−5 : (z−a)2

2z2 + iz − 5 · (z − a)2 = 2z2 + iz − 5 →z→a= 2a2 + ia − 5

(z − a)2

chociaż f (a) nie ma bo mianownik 0 i f (z) · (z − a) też nie ma granicy w a ...

Residuum funkcji f w punkcie a, który jest biegunem m krotnym funkcji f .

1

Res(f, a) =

· lim f (z) · (z − a)m(m−1)

(n − 1)! z→a

gdzie )m= do pot¸egi m, zaś )(m−1) = pochodna rz¸

edu m − 1.

Ca lka po obszarze zamkni¸

etym przez krzyw¸

a C;

Z

f (z)dz = 2πi · X Res(f (z), ak)

C

gdzie suma jest po wszystkich punktach ak wewn¸atrz obszaru ograniczonego przez C, zaś ak to s¸a bieguny funkcji f .

Ca lka rzeczywista

Z

+∞

f (x) dx = ?

−∞

Za lożenia:

f (x) nie ma biegunów na osi rzeczywistej oraz |f (x) · x| → 0 gdy x → +∞.

2

Rozwi¸

azanie: Zamieniamy f (x) na zespolon¸

a f (z) i szukamy biegunów zespolonej f (z). Wybieramy tylko te bieguny których cz¸

eść urojona jest > 0. Wówczas

Z

+∞

f (x) dx = 2πi · X Res(f (z), ak) ,

−∞

zaś suma jest po residuach w biegunach ak których cz¸

eść urojona jest > 0.

Kolejne wzory we wtorek.

3