- •Предназначено для студентов, обучающихся по специальностям: 220201 – Управление и информатика в технических системах;
- •230105 – Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем.
- •Содержание
- •Основные теоремы интегрального исчисления
- •Переменного и его свойства
- •§ 2. Теорема Коши
- •§ 3. Неопределенный интеграл
- •§ 4. Интегральная формула Коши и ее приложения.
- •Глава 2 функциональные ряды в комплексной области
- •§1. Числовые ряды
- •§5 Некоторые теоремы аналитических функций
- •§2. Функциональные ряды.
- •§3. Степенные ряды.
- •§4. Ряды Тейлора.
- •§5.Ряды по целым отрицательным степеням
- •§6 Ряды Лорана
- •§7 Ряд Лорана в окрестности особой точки.
- •§8 Нули аналитических функций
- •Алгоритм нахождения нулей аналитических функций и определения их порядков.
- •Глава 3 особые точки функций косплексного переменного.
- •§1 Изолированные особые точки функций
- •§2 Определение типа особых точек для суммы, разности, произведения и частного функций
- •Глава 4 вычеты и их применение
- •§ 1. Определение вычета
- •§ 2. Вычисление вычетов в полюсе и устранимой особой точке
- •§3 Вычисление контурных интегралов с помощью вычетов
- •Учебное издание Адамушко Надежда Николаевна Теория функций комплексного переменного
- •140402, Г. Коломна мо, ул. Октябрьской революции, д. 408
§5 Некоторые теоремы аналитических функций
Теорема Лиувилля
Если f (z) аналитична во всей плоскости и ограничена, то она постоянна.
Доказательство.
Пусть
,
тогда на основании неравенства Коши
(1.14) для
и
при
имеем
.
Так как левая часть неравенства не
зависит от R,
а правая часть
при
,
то
.
Таким образом f’(z)
= 0 на всей плоскости. По формуле
Ньютона-Лейбница (1.11) имеем
,
т. е.
для
функция
Обращение теоремы Коши (теорема Морера).
Если
функция f
(z),
непрерывная в односвязной области D
для всякого кусочно-гладкого замкнутого
контура Жордана Г,
лежащего в области D,
удовлетворяет равенству
,
то f
(z)
аналитична в области.
Теорема (принцип максимума модуля).
Если функция f (z), не равная тождественно постоянной, аналитична в области D и непрерывна в , то ее модуль не может достигать наибольшего значения во внутренней точке области D.
Аналогичное
утверждение справедливо для минимума
при дополнительном условии
для
.
Глава 2 функциональные ряды в комплексной области
§1. Числовые ряды
Рассмотрим последовательность комплексных
чисел
и ряд ее членов:
(2.1)
Определение 1. Число
называется
-ной
частичной суммой этого ряда.
Определение 2. Ряд (2.1) называется
сходящимся, если последовательность
его частичных сумм стремится к конечному
пределу, т.е., если
,
где
-
конечное число, называемое суммой ряда.
В этом случае пишут:
(2.2)
Определение 3. Если последовательность стремится к бесконечно удаленной точке или не стремится ни к какому пределу, то ряд (2.1) называется расходящимся.
Определение 4. Остатком ряда называется
разность
.Покажем,
что последовательность
остатков сходящегося ряда стремится к
нулю. Действительно, если ряд (2.1) сходится,
то
.
Составим два ряда соответственно из действительных и мнимых частей членов ряда (2.1).
и
(2.3)
Вопрос о сходимости рядов с комплексными членами сводится к изучению сходимости рядов с действительными членами на основе следующей теоремы:
Теорема 1. Для сходимости ряда (2.1) с комплексными членами необходимо и достаточно, чтобы сходились ряды (2.3) с действительными членами.
Доказательство:
Пусть
,
−
частичные суммы рядов (2.3); тогда
.
Для того чтобы последовательность
стремилась к конечному пределу
,
необходимо и достаточно, чтобы
последовательности
и
стремились соответственно к конечным
пределам
и
,
откуда следует справедливость теоремы.
Необходимый признак сходимости рядов
с комплексными членами: если ряд (2.1)
сходится, то
.
Действительно, если ряд (2.1) сходится,
то сходятся два ряда (2.3), в силу чего
,
откуда
.
Имеет место теорема:
Теорема 2. Если сходится ряд
,
(2.4)
составленный из модулей членов ряда (2.1), то сходится ряд (2.1), называемый в этом случае абсолютно сходящимся.
Доказательство:
Пусть ряд (2.4) сходится, тогда из неравенств
,
в силу признака сравнения вытекает
сходимость
и
,
откуда следует сходимость рядов (2.2), а
значит, и ряда (2.1).
Из неравенств
,
и признака сравнения вытекает, что для
абсолютной сходимости ряда (2.1) с
комплексными членами необходима и
достаточна абсолютная сходимость двух
рядов (2.2) с действительными членами.
Как следствия из свойств абсолютно сходящихся рядов с действительными членами получаются следующие утверждения:
1) Если ряд (2.1) абсолютно сходится, то при любой перестановке его членов сохраняется абсолютная сходимость ряда и величина его суммы.
2) В абсолютно сходящихся рядах с комплексными членами допускается любая группировка членов.
3) Абсолютно сходящиеся ряды с комплексными членами можно почленно перемножить.
Для рядов с комплексными членами применимы все известные из действительного анализа признаки сходимости знакоположительных рядов.
Пример 1.
Исследовать на сходимость ряд
Имеем
.
Вопрос о сходимости данного ряда сводится
к вопросу о сходимости рядов с
действительными членами
и
Каждый из этих рядов сходится абсолютно,
т.к.
,
,
а ряд
есть ряд Дирихле
,
p=2, он сходится при p>1.
Следовательно, данный ряд сходится
абсолютно.
Пример 2.
Исследовать на сходимость ряд
Общий член ряда
,
.
По признаку Коши ряд сходится абсолютно.
