Ряды с комплексными членами. Полюс. Вычеты
Опр Ряд по степеням называется сходящимся на множестве
, если
сходятся ряды
. В противном случае ряд называется расходящимся.
ТЕОРЕМА 10.5(свойства функциональных рядов)
1) Если существует или
, то степенной ряд
равномерно сходится внутри круга
и расходится в каждой точке вне его замыкания
; круг
называется кругом сходимости, а число
- радиусом сходимости степенного ряда. Сумма степенного ряда является аналитической функцией в круге сходимости.
2) Пусть функция голоморфна на окружности
. Положим
.
Пусть существуют пределы . Тогда ряд по степеням
( ряд
Лорана функции )
сходится к
равномерно внутри кольца
, и имеет на каждой компоненте его границы особые точки.
Пр 1 Целая функция разлагается в ряд Маклорена
во всей комплексной плоскости.
Пр 2 .
_____
Опр Особая точка аналитической функции
называется изолированной особой точкой однозначного характера (ИОТОХ), если
аналитична в некоторой проколотой окрестности
.
Опр ИОТОХ называется полюсом функции
, если
. Полюс
называется полюсом порядка
, если существует конечный и не равный нулю предел
. Полюс первого порядка называется простым.
Пр Функция , имеет полюс порядка
в точке
.
ЗАМЕЧАНИЕПусть функция имеет ИОТОХ в
.
является полюсом тогда и только тогда, когда главная часть ряда Лорана имеет конечное число членов.
_____
Опр Пусть - ИОТОХ функции
. Вычетом этой функции в точке
называется число
, где
- замкнутая спрямляемая жорданова кривая, охватывающая
, причем ее внутренность
должна оставаться слева при обходе точки
по контуру
.
ЗАМЕЧАНИЕВ силу теоремы Коши 10.4.2вычет не зависит от выбора.
ОпрПусть КЗФнепрерывна на
. Если существует конечный предел
, то он называется интегралом в смысле главного значении.
ТЕОРЕМА 10.6 (свойства вычетов)
1) Если , то
. Если
, то
.
2) (основная теорема о вычетах) Если аналитическая в односвязной области
за исключением ИОТОХов
,
- спрямляемая замкнутая жорданова кривая в
, охватывающая
, то
.
3) Пусть у рациональной функции и
не имеет нулей на прямой
. Тогда
,
- нули
, лежащие в соответствующей полуплоскости.
4) Если - полюс порядка
функции
, то
.
5) Пусть в окрестности
, функции
аналитична в
,
и
имеет простой нуль в точке
. Тогда точка
является простым полюсом функции
и
.
Пр 1 Вычислим интеграл. Так как подынтегральная функция имеет простой полюс в точке
и полюс второго порядка в точке
внутри контура интегрирования, то по основной теореме о вычетах и пунктам 4, 5 теоремы имеем
.
Пр 2 Вычислим интеграл , который является обратным
преобразованием Фурье функции (смотри §8.3). При
по пункту 3
теоремы имеем
.
При .
В целом, .