Интегральная теорема Коши

Интегральная теорема Коши — утверждение из теории функций комплексной переменной.

Теорема

Пусть $D\subset \mathbb {C}$ — область, а функция $f(z)$ голоморфна в $D$ и непрерывна в замыкании ${\overline {D}}$ . Тогда для некоторой односвязной области $A\subset \mathbb {C} ,$ и для любой замкнутой жордановой кривой $\Gamma \subset A$ справедливо соотношение $\oint \limits _{\Gamma }\,f(z)\,dz=0$

Доказательство

Приведем доказательство, когда область $D$ односвязна, а производная $f$ непрерывна. Из уравнений Коши — Римана следует, что дифференциальная форма $f(z)\,dz$ замкнута. Пусть теперь $\Gamma$ — замкнутый самонепересекающийся кусочно-гладкий контур внутри области определения функции $f(z)$ , ограничивающий область $D$ . Тогда по теореме Стокса имеем:

\int \limits _{\Gamma }f(z)\,dz=\int \limits _{\partial D}f(z)\,dz=\int \limits _{D}d[f(z)\,dz]=0

Обобщение

Можно доказать и без дополнительных предположений о непрерывности производной. Идея доказательства в том, что достаточно установить существование первообразной у дифференциальной формы $f(z)dz$ . Для этого достаточно доказать, что интеграл по любому прямоугольнику с параллельными координатным осям сторонами равен нулю.

Если этот интеграл отличен от нуля и равен числу $a$ , то при разрезании прямоугольника на 4 равных прямоугольника (снова с параллельными координатным осям сторонами) модуль интеграла по одному из прямоугольников уменьшится максимум вчетверо. Разрежем и его и будем продолжать этот процесс. Но у вложенной последовательности прямоугольников должна быть общая точка $p$ , в достаточно малой окрестности которой $f(z)=f(p)+f'(p)(z-p)+o(z-p)$ .

Но интеграл по очень близкому прямоугольнику первых двух слагаемых равен нулю, а интеграл последнего слишком мал. Противоречие доказывает теорему.

Прочее

Ограниченным обращением теоремы Коши является теорема Мореры. Обобщением теоремы Коши на случай многомерного комплексного пространства является теорема Коши — Пуанкаре.

См. также

Теорема Коши — Пуанкаре

Литература

Шабат Б. В. Введение в комплексный анализ. — М.: Наука. — 1969, 577 стр.

Похожие исследовательские статьи

Гамма-функция — математическая функция. Была введена Леонардом Эйлером, а своим обозначением гамма-функция обязана Лежандру.

Ко́мпле́ксный ана́лиз, тео́рия фу́нкций ко́мпле́ксного переме́нного — раздел математического анализа, в котором рассматриваются и изучаются функции комплексного аргумента.

Распределение вероятностей — это закон, описывающий область значений случайной величины и вероятности их исхода (появления).

Аналитическая функция вещественной переменной — функция, которая совпадает со своим рядом Тейлора в окрестности любой точки области определения.

Голоморфная функция, иногда называемая регулярной функцией — функция комплексного переменного, определённая на открытом подмножестве комплексной плоскости $\text{[math]}$ и комплексно дифференцируемая в каждой точке.

Ряд Лорана комплексной функции — представление этой функции в виде степенного ряда, в котором присутствуют слагаемые с отрицательными степенями. Назван в честь французского математика П. А. Лорана.

Теорема Мореры представляет собой обращение (неполное) интегральной теоремы Коши и является одной из основных теорем теории функций комплексного переменного. Она может быть сформулирована так:

Вы́чет в комплексном анализе — объект, характеризующий локальные свойства заданной функции или формы.

Фо́рмула Гаусса — Остроградского связывает поток непрерывно-дифференцируемого векторного поля через замкнутую поверхность и интеграл от дивергенции этого поля по объёму, ограниченному этой поверхностью.

Скаля́рный потенциа́л векторного поля $\text{[math]}$ — это скалярная функция $\text{[math]}$ такая, что во всех точках области определения поля

\text{[math]}

Интегральная формула Коши — соотношение для голоморфных функций комплексного переменного, связывающее значение функции в точке с её значениями на контуре, окружающем точку.

Принципом аргумента в комплексном анализе называют следующую теорему:

Основна́я теоре́ма о вы́четах — мощный инструмент для вычисления интеграла мероморфной функции по замкнутому контуру. Её часто используют также для вычисления вещественных интегралов. Она является обобщением интегральной теоремы Коши и интегральной формулы Коши.

Циркуля́цией ве́кторного по́ля по данному замкнутому контуру Γ называется криволинейный интеграл второго рода, взятый по Γ. По определению

\text{[math]}

Теорема Бендиксона утверждает, что если дивергенция векторного поля на плоскости знакопостоянна и отлична от нуля в некоторой односвязной области, то отсутствуют замкнутые фазовые кривые этого поля, целиком лежащие в этой области. В частности, признак позволяет показать, что в области отсутствуют предельные циклы.

Метод перевала — метод, использующийся для аппроксимации интегралов вида

\text{[math]}

Кратный интеграл — определённый интеграл, взятый от $\text{[math]}$ переменных; например:

\text{[math]}

<span class="mw-page-title-main">Теорема Тейлора</span>

Теорема Тейлора даёт приближение к функции, дифференцируемой k раз, вблизи данной точки с помощью многочлена Тейлора k-го порядка. Для аналитических функций многочлен Тейлора в данной точке является частичной суммой их ряда Тейлора, который, в свою очередь, полностью определяет функцию в некоторой окрестности точки. Точное содержание теоремы Тейлора до настоящего времени не согласовано. Конечно, существует несколько версий теоремы, применимых в различных ситуациях, и некоторые из этих версий содержат оценки ошибки, возникающей при приближении функции с помощью многочлена Тейлора.

Теорема Коши — Пуанкаре является обобщением на случай многомерного комплексного пространства интегральной теоремы Коши. Была доказана А. Пуанкаре в 1886 г.

Список объектов, названных в честь французского математика XIX века Огюстена Луи Коши.

Горизонт Коши
Задача Коши — задача нахождения решения дифференциального уравнения, удовлетворяющего начальным условиям.
Интеграл Коши — Лагранжа — интеграл уравнений движения идеальной жидкости в случае потенциальных течений.
Интегральная теорема Коши — интеграл от аналитической функции по замкнутой кривой в односвязной области равен нулю.
Интегральная формула Коши — соотношение для голоморфных функций комплексного переменного, связывающее значение функции в точке с её значениями на контуре, окружающем точку.
Интегральный признак Коши — Маклорена — признак сходимости убывающего положительного числового ряда.
Коши — небольшой ударный кратер на видимой стороне Луны.
Критерий Коши равномерной сходимости несобственных интегралов.
Критерий сходимости Коши — критерий сходимости числовых рядов.
Лемма Коши — Фробениуса — классический результат комбинаторной теории групп, даёт выражение на число орбит в действии группы.
Матрица Коши
Матрица Коши — матрица, с помощью которых выражаются решения систем неоднородных дифференциальных уравнений.
Неравенство Коши — Буняковского — обобщение неравенства треугольника, связывает норму и скалярное произведение векторов в евклидовом или гильбертовом пространстве.
Неравенство Коши — соотношение среднего арифметического, среднего геометрического, среднего гармонического и среднего квадратического.
Принцип Коши — Кантора — лемма о вложенных отрезках, доказывающая полноту множества вещественных чисел.
Радикальный признак Коши — признак сходимости числового ряда.
Распределение Коши — класс вероятностных распределений.
Телескопический признак Коши — признак сходимости положительных числовых рядов.
Тензор деформации Коши-Грина — тензор, который характеризует сжатие (растяжение) и изменение формы в каждой точке тела при деформации.
Тензор напряжений Коши — тензор, описывающий механические напряжения в произвольной точке нагруженного тела при малых деформациях.
Теоре́ма Больцано — Коши — если непрерывная функция, определённая на вещественном промежутке, принимает два значения, то она принимает и любое значение между ними.
Теорема Коши о вычетах — даёт способ вычисления интеграла мероморфной функции по замкнутому контуру.
Теорема Коши — Адамара о степенном ряде — оценка радиуса сходимости некоторых степенных рядов.
Теорема Коши — Дэвенпорта в аддитивной комбинаторике: размер множества сумм двух множеств в группе вычетов $\text{[math]}$ никогда не оказывается существенно меньше, чем сумма их размеров.
Теорема Коши — Ковалевской — теорема о существовании и единственности локального решения задачи Коши для дифференциального уравнения в частных производных.
Теорема Коши о многогранниках — грани многогранника вместе с правилом склейки полностью определяют выпуклый многогранник.
Теорема Коши о среднем значении — обобщение формулы конечных приращений.
Теорема Коши — Пеано — теорема о существовании решения обыкновенного дифференциальное уравнения.
Теорема Коши — Пуанкаре — обобщение на случай многомерного комплексного пространства интегральной теоремы Коши.
Теорема Коши — если порядок конечной группы $\text{[math]}$ делится на простое число $\text{[math]}$ , то $\text{[math]}$ содержит элементы порядка $\text{[math]}$ .
Уравнение Коши - Эйлера — вид линейного дифференциального уравнения, допускающего простой алгоритм решения.
Условия Коши — Римана — соотношения, связывающие вещественную и мнимую части всякой дифференцируемой функции комплексного переменного.
Формула Бине — Коши — теорема об определителе произведения двух матриц, которое является квадратной матрицей
Фундаментальная последовательность Коши — последовательность точек метрического пространства такая, что для любого ненулевого заданного расстояния существует элемент последовательности, начиная с которого все элементы последовательности находятся друг от друга на расстоянии менее, чем заданное.
- Условие Коши — критерий сходимости фундаментальной последовательности Коши.
Функциональное уравнение Коши
Число Коши — критерий подобия в механике сплошных сред.

Эта страница основана на статье Википедии.
Текст доступен на условиях лицензии CC BY-SA 4.0; могут применяться дополнительные условия.
Изображения, видео и звуки доступны по их собственным лицензиям.