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柯西積分定理


如果 f(z) 在某個單連通區域 R 內是解析的,則

 ∮_gammaf(z)dz=0
(1)

對於任何閉合輪廓 gamma,該輪廓完全包含於 R。將 z 寫作

 z=x+iy
(2)

以及將 f(z) 寫作

 f(z)=u+iv
(3)

則得到

∮_gammaf(z)dz=int_gamma(u+iv)(dx+idy)
(4)
=int_gammaudx-vdy+iint_gammavdx+udy.
(5)

根據格林定理

int_gammaf(x,y)dx-g(x,y)dy=-intint((partialg)/(partialx)+(partialf)/(partialy))dxdy
(6)
int_gammaf(x,y)dx+g(x,y)dy=intint((partialg)/(partialx)-(partialf)/(partialy))dxdy,
(7)

因此 (◇) 變為

 ∮_gammaf(z)dz=-intint((partialv)/(partialx)+(partialu)/(partialy))dxdy+iintint((partialu)/(partialx)-(partialv)/(partialy))dxdy.
(8)

但是 Cauchy-Riemann 方程 要求

(partialu)/(partialx)=(partialv)/(partialy)
(9)
(partialu)/(partialy)=-(partialv)/(partialx),
(10)

因此

 ∮_gammaf(z)dz=0,
(11)

證畢

對於一個多連通區域,

 ∮_(C_1)f(z)dz=∮_(C_2)f(z)dz.
(12)

另請參閱

幅角原理, 柯西積分公式, 路徑積分, Morera 定理, 殘數定理

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參考資料

Arfken, G. "柯西積分定理。" §6.3 in 物理學家數學方法,第 3 版 Orlando, FL: Academic Press, pp. 365-371, 1985.Kaplan, W. "Integrals of Analytic Functions. Cauchy Integral Theorem." §9.8 in 高等微積分,第 4 版 Reading, MA: Addison-Wesley, pp. 594-598, 1991.Knopp, K. "Cauchy's Integral Theorem." Ch. 4 in 函式論第一部和第二部,合訂為一卷,第一部。 New York: Dover, pp. 47-60, 1996.Krantz, S. G. "The Cauchy Integral Theorem and Formula." §2.3 in 復變數手冊。 Boston, MA: Birkhäuser, pp. 26-29, 1999.Morse, P. M. and Feshbach, H. 理論物理學方法,第一部分。 New York: McGraw-Hill, pp. 363-367, 1953.Woods, F. S. "Integral of a Complex Function." §145 in 高等微積分:為應用數學專業學生的需求而特別安排的課程。 Boston, MA: Ginn, pp. 351-352, 1926.

在 中被引用

柯西積分定理

引用為

Weisstein, Eric W. "柯西積分定理。" 來自 ——一個 Wolfram 網路資源。 https://mathworld.tw/CauchyIntegralTheorem.html

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