✨Thặng dư (giải tích phức)

Trong toán học, cụ thể hơn là trong giải tích phức, thặng dư là một số phức tỷ lệ với tích phân đường của hàm phân hình dọc theo một đường cong kín bao quanh một điểm kỳ dị của nó.

Định nghĩa

Thặng dư của hàm phân hình $f$ tại một điểm kỳ dị $a$, thường được ký hiệu $\backslash operatorname\{Res\}(f,a)$ hoặc $\backslash operatorname\{Res\}\_a(f)$, là

• giá trị $\backslash frac\{1\}\{2\backslash pi\; i\}\backslash int\_Cf(z)dz$, với $C$ là một đường cong kín định hướng dương bao quanh một điểm kì dị duy nhất $a$ sao cho winding number bằng $1$.
• cũng là giá trị duy nhất $R$ sao cho $f(z)-\; R/(z-a)$ có một nguyên hàm giải tích trong một đĩa bị thủng .
• cũng là giá trị hệ số a_-1 của khai triển Laurent của hàm $f$ tại điểm $a$.

Ví dụ

Thặng dư của một đơn thức

Tính thặng dư của đơn thức qua tích phân

: $\backslash oint\_C\; z^k\; dz$

với $C$ là đường tròn định hướng dương có bán kính $1$. Sử dụng phép đổi biến $z\; \backslash to\; e^\{i\backslash theta\}$ ta có

:

Do đó thặng dư của đơn thức $z^k$

Kỳ dị bỏ được

Nếu hàm f có thể thác triển thành một hàm chỉnh hình trên toàn bộ đĩa thì Res(f, c) = 0. Điều ngược lại không đúng: ví dụ hàm $\backslash frac\{1\}\{z^2\}$

Cực điểm đơn

Tại một cực điểm đơn c, thặng dư của hàm f thỏa mãn

: $\backslash operatorname\{Res\}(f,c)=\backslash lim\_\{z\backslash to\; c\}(z-c)f(z).$

Cực điểm cấp cao

Tổng quát hơn, nếu c là một cực cấp n, thặng dư của f quanh z = c có thể được tính theo công thức:

: $\backslash operatorname\{Res\}(f,c)\; =\; \backslash frac\{1\}\{(n-1)!\}\; \backslash lim\_\{z\; \backslash to\; c\}\; \backslash frac\{d^\{n-1\{dz^\{n-1\; \backslash left((z-c)^n\; f(z)\; \backslash right).$