WARNING本文以及本博客的数学内容主要作为个人笔记,其中包含大量的个人理解,存在不严谨甚至错误的内容,请谨慎阅读
目前为止留数有什么用#
- 相较于柯西积分公式,使用留数计算复积分更简洁方便
- 计算某些难以直接计算的实积分
留数怎么求#
定义法#
有限点的奇点#
设函数f(z)在点z0处有一个孤立奇点,则f(z)在该点的留数定义为:
Res(f(z),z0)=a−1
其中a−1是f(z)在点z0处的洛朗级数展开式中第一个负幂项的系数
也就是,将f(z)在包围点z0的环域展开成洛朗级数:取 -1次项 的系数即为在z0处的留数
无穷奇点#
设函数f(z)在无穷远点处有一个孤立奇点,则f(z)在该点的留数定义为:
Res(f(z),∞)=−a−1
其中a−1是在环域的洛朗级数展开式中第一个负幂项的系数
WARNING通过上面的内容可知,z0是f(z)的可去奇点时,若z0=∞,则Res(f(z),z0)=0,但z0=∞时却不一定成立
定理与推论法#
定理5.2.1 用于任意阶极点#
若z0是f(z)的m阶极点,则
Res(f(z),z0)=(m−1)!1z→z0limdzm−1dm−1[(z−z0)mf(z)]因为一阶比较常见,所以这里给出特例:
Res(f(z),z0)=z→z0lim(z−z0)f(z)推论 5.2.2 仅适用于一阶极点 (同时也可用于得到一阶极点)#
若z0是f(z)的一阶极点,且f(z)可表示为f(z)=Q(z)P(z),P(z)和Q(z)在点z0处解析,且P(z0)=0,Q(z0)=0,Q′(z0)=0,则z0是f(z)的一阶极点,且
Res(f(z),z0)=Q′(z0)P(z0)TIP请灵活拆分P(z)和Q(z),尽量简化Q(z)的求导
留数基本定理#
无穷远点处的留数#
k=1∑nRes(f(z),zk)+Res(f(z),∞)=0Res(f(z),∞)=−Res(z21f(z1),0)有的时候,某个有限点处的留数并不好算(没法用现成的级数展开等),但无穷远点处的留数好算,这时就可以用上面的公式通过相减来得到那一个难算的留数