积分计算: 由于曲线C可以变形为一个圆,其半径趋近于零,且f(z)在该圆内的泰勒级数展开的每一项都是分析的,我们可以计算出沿着这个圆的积分为零。因此,沿着整个曲线C的积分也为零:
∮C f(z) dz = 0
这就完成了柯西定理的证明概要。需要注意的是,这个证明是高度简化的,实际的证明需要更精细的数学论证,包括对函数解析性的严格定义以及积分路径变形的详细讨论。
也就是说:
任意一个封闭曲线C或者说封闭曲面V,它们的积分都为零→0,具体举个例子哈:
让我们通过一个具体的例子来展示如何应用柯西定理解决实际问题。
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假设我们需要计算下列定积分:
∫[?R to R] (x^2 ? R^2) / (x^4 + 4R^4) dx
这里,R > 0 是一个实数。我们可以利用柯西定理来简化这个积分的计算。
首先,我们注意到被积函数可以写成两个函数之差的形式:
f(x) = (x^2 ? R^2) / (x^4 + 4R^4) = g(x) ? h(x)
其中,g(x) = x^2 / (x^4 + 4R^4) 和 h(x) = R^2 / (x^4 + 4R^4)。
接下来,我们考虑函数g(x)和h(x)在复平面上的行为。我们可以观察到,g(x)和h(x)都是在整个复平面上解析的,除了在x = ±2Ri处可能有奇点。然而,由于我们只对实数区间[?R, R]进行积分,这些奇点对于我们的计算来说是不相关的。
现在,我们可以应用柯西定理。我们构造一个以原点为中心、半径为R的半圆路径C,然后在实轴上从?R到R延伸。由于g(x)和h(x)在C上都是解析的,我们可以将积分路径从实轴延伸到半圆路径C,而不会改变积分的值。
在半圆路径C上,由于x → ±∞时,|x|远大于R,我们可以忽略g(x)和h(x)的贡献,因为它们的极限为零。因此,沿着半圆路径C的积分也为零。
于是,我们得到:
∫[?R to R] g(x) dx = ∫[?R to R] h(x) dx