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内-外定理


P(z)Q(z) 是复变量 z单变量多项式,且 多项式次数 满足 PQ 满足 deg(Q)>=deg(P+2)。则

int_gamma(P(z))/(Q(z))dz=2piisum_(a_i in A)Res_(z=a_i)(P(z))/(Q(z))
(1)
=-2piisum_(b_i in B)Res_(z=b_i)(P(z))/(Q(z)),
(2)

其中 gamma 是一个简单的闭合顺时针方向的轮廓AQgamma 内部的的集合,BQgamma 外部的的集合。

第一个等式是留数定理的一个实例。在黎曼球面上,简单的闭合轮廓 gamma 将球面分成两个区域。在变量替换 w=1/z 之后,零点被映射到无穷远,反之亦然。 gamma 的“内部”在新坐标中变成了 gamma 的外部。第二个等式是应用于亚纯一形式 alpha=P/Qdz 在坐标 w 上的留数定理,带有一个负号,因为在坐标变换后,gamma 沿顺时针方向移动。PQ 的度数假设确保 alphaz=infty 处没有极点

InsideOutsideTheorem

上图显示了在黎曼球面上轮廓 gamma亚纯一形式 P/Qdz 的极点的两种不同视角。通常的视角以 z=0 为中心,但从 z=infty 的视角来看,内部和外部的角色被切换了。内部的极点标记为蓝色,外部的极点标记为绿色。

该定理也来自在无穷远处的轮廓积分,即一个大半径 R 的圆。关于度数的假设表明,这个积分趋于零。因此它实际上必须为零,因为在某个点,圆包含了 P/Q 的所有极点。这是在紧致 黎曼曲面(在本例中为黎曼球面)上,亚纯一形式复留数之和为零这一事实的特殊情况。


另请参阅

复留数, 轮廓, 轮廓积分, 雅可比行列式, 留数定理, 黎曼球面,

此条目的部分内容由 Todd Rowland 贡献

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请引用为

Rowland, ToddWeisstein, Eric W. “内-外定理。” 来自 MathWorld——Wolfram Web 资源。 https://mathworld.net.cn/Inside-OutsideTheorem.html

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