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1、3.2 柯西积分定理与原函数一、柯西定理及其推论1825年柯西证明了解析函数的积分与路径无关。定理3.2 (Cauchy定理)设 f (z)在单连通域E内解析, C为E内任一简单闭曲线,则证明:“在E内连续”的条件下进行证明 。 只就令则 在E内连续有由 的偏导数在E内连续,并适合CR条件: 所以由格林公式得即定理3.3如果函数 f (z)在单连通域E内解析,那么只与起点与终点有关 ,而与C的路径无关。例1设C是正向圆周则以下积分都等于0。(1)(2)(3)二、原函数与不定积分若在E内固定起点在E内变化,而让终点连接与 的任意曲线, 则就定义了一个单值函数, 记为:定理3.4 设 f (z)在
2、单连通域E内解析,点则在E内解析 ,且C为证因 f (z)在E内解析, 由定理2 ,F (z) 与路径无关 , 从而P (x , y)与Q (x , y)路径无关 ,所以P (x , y)与Q (x , y)在E内可微,并且有从而有所以 F (z)为解析函数, 且f (z)的任两个原函数只相差一个常数。若函数 f (z)在区域D内解析,f (z)在D内的一个原函数,原函数与不定积分定义3.2设函数 f (z)在区域D内连续, 若D内的函数满足条件则称为 f (z)在D内的一个原函数,的不定积分。f (z)的全体原函数称为 f (z)定理3.5是则为 f (z) 的一个原函数令得令得证明 :例2
3、 计算下列积分解:1)2)三、复合闭路定理(柯西定理的推广)复合闭路c区域D内一条正向 简单闭曲线与内部的有 限条互不包含互不相交的负 向闭曲线组成, 即有定理3.6 (复合闭路定理)如果 f (z)在多连通域D内解析, 复合闭路所围成的区域全包含于D中,那么即证明 :如图所示 :互不相交 ,且全在D内的辅助割线 使分别与连接, 形成一个以的单连通区域, f (z)在该区域内解析,从而为边界注意到沿与沿的积分相抵消,即得作n条例3闭路变形公式若 f (z)在以为边界的闭环形域中解析,则有设c为包含的任一条正向闭曲线。求:(n为整数)解:以为圆心作圆c1 ,使c1包含于c内, 由复合闭路定理得:例4计算的值, 其中c为内部包含 z =0和z=1的任何正向简单闭曲线。解:如图所示,在c内分别作以 z=0和z=1为圆心互不相 交、互包含的正向圆周和则由复合闭路定理有设D是以光滑曲线C为边界的单连通区域(也可为一般区域,此时,C是多条光滑或按段光滑的曲线组成,其正向按区域边界的正向约定取),函数P(x,y)和Q(x,y)在D及C上连续并且具有对x和y的连续偏导数,则有:格林(Green)公式