摘 要: 通过柯西积分定理及柯西积分公式来求解或证明实函数积分,可以简化实函数积分计算的问题。
关键词: 柯西积分定理 柯西积分公式 实函数 积分
在数学分析的某些积分运算中,如果按照常规的积分进行运算,就可能导致被积表达式相当复杂,最终无法完成积分运算。通过引入柯西积分定理及柯西积分公式来求解或证明实函数积分,从某种程度上可避免这种复杂的过程,从而轻松地进行求解,有事半功倍的效果。
一、柯西积分定理
柯西积分定理:设C是一条周线,D为C的内部,函数f(z)在D内解析,在=D+C上连续,则∮f(z)dz=0.
例1:由积分I=∮(C∶|Z|=1)的值, 求∮dq的值.
解:因为符合柯西积分定理的条件,则有∮=0
令z=cosq+isinq,(-p≤q≤p)
I=∮=∮dq
=∮dq
=∮dq
=dθ+idθ
I=dθ=0
I=idθ
=2idθ=0
所以dθ=0.
从例1我们可以看出,如果按照常规方法,将所要求解的dθ,用万能公式代换的话,将变得相当复杂,而柯西积分定理却避免了这种复杂性,使得解题思路清晰,解题过程简洁明了,很大程度上提高了解题效率,不失为求解这种实函数的好办法。
二、柯西积分公式
柯西积分公式:设区域D的边界是周线(或复周线)C,函数f(z)在D内解析,在=D+C上连续,则有f(z)=dξ(z∈D).
例2:求积分I=dz(C∶|Z|=2),从而证明:
dθ=
证明:因为z=1是dz在 C内唯一的奇点,而f(z)=e在C内解析,则由柯西积分公式I=dz=2πie|=2πi
设z=2(cosθ+isinθ)(-π≤θ≤π),
I=dz=dθ
=dθ
=dθ
=dθ
=dθ+2idθ
I=dθ
I=2idθ
=4idθ
=2πi
则dθ=
即原式得证。
从例2我们可以看到,如果单纯地去看所要求证的结果,根本无法入手,然而柯西积分定理却能完全不去顾及所要求证的结果,轻而易举地解决这道实函数题目,事半功倍。
参考文献:
[1]钟玉泉.复变函数论[M].北京:高等教育出版社,2004.
[2]哈尔滨工业大学数学系组编.复变函数与积分变换[M]. 北京:科学出版社,2004.
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