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留数定理

Residue theorem

闭曲线积分等于曲线内部各孤立奇点留数按绕数加权之和的 $2\pi i$ 倍。

形式陈述

f 在闭曲线 γ 及其内部除有限个孤立奇点 ak 外全纯,且曲线不穿过奇点,则

γf(z)dz=2πikn(γ,ak)Res(f,ak).

留数是 f 在奇点 Laurent 展开中 (zak)1 的系数。

直觉

闭路积分只看见每个奇点的一阶主部;Laurent 展开的其他整数幂绕一圈后贡献为零。

例子与边界

简单极点可用 limza(za)f(z) 计算。曲线穿过奇点、奇点非孤立或奇点在区域内聚集时,不能直接套用有限求和公式。

推论与应用

它把全局积分化为局部代数计算,并用于实积分、级数、逆变换和渐近估计。

参考资料