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柯西积分定理


如果 f(z) 在某个单连通区域 R 内是解析的,则

 ∮_gammaf(z)dz=0
(1)

对于任何闭合轮廓 gamma,该轮廓完全包含于 R。将 z 写作

 z=x+iy
(2)

以及将 f(z) 写作

 f(z)=u+iv
(3)

则得到

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

根据格林定理

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 (◇) 变为

 ∮_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)

证毕

对于一个多连通区域,

 ∮_(C_1)f(z)dz=∮_(C_2)f(z)dz.
(12)

另请参阅

幅角原理, 柯西积分公式, 路径积分, Morera 定理, 残数定理

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参考资料

Arfken, G. "柯西积分定理。" §6.3 in 物理学家数学方法,第 3 版 Orlando, FL: Academic Press, pp. 365-371, 1985.Kaplan, W. "Integrals of Analytic Functions. Cauchy Integral Theorem." §9.8 in 高等微积分,第 4 版 Reading, MA: Addison-Wesley, pp. 594-598, 1991.Knopp, K. "Cauchy's Integral Theorem." Ch. 4 in 函数论第一部和第二部,合订为一卷,第一部。 New York: Dover, pp. 47-60, 1996.Krantz, S. G. "The Cauchy Integral Theorem and Formula." §2.3 in 复变量手册。 Boston, MA: Birkhäuser, pp. 26-29, 1999.Morse, P. M. and Feshbach, H. 理论物理学方法,第一部分。 New York: McGraw-Hill, pp. 363-367, 1953.Woods, F. S. "Integral of a Complex Function." §145 in 高等微积分:为应用数学专业学生的需求而特别安排的课程。 Boston, MA: Ginn, pp. 351-352, 1926.

在 Wolfram|Alpha 中被引用

柯西积分定理

引用为

Weisstein, Eric W. "柯西积分定理。" 来自 MathWorld——一个 Wolfram 网络资源。 https://mathworld.net.cn/CauchyIntegralTheorem.html

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