maths.free › Complex Analysis › Contour integrals and the residue theorem

Contour integrals and the residue theorem

Cauchy's theorem, the integral formula, and evaluating real integrals with residues.

The integral of a holomorphic function around a closed loop is zero; around a singularity it is 2πi times the residue. Real integrals like ∫dx/(1 + x²) close in the upper half-plane and pick up the residue at i. Picture it: the contour along the real axis closed by a great semicircle enclosing the pole at i. Think it: Cauchy's theorem is Green's theorem plus the Cauchy-Riemann equations.

مثال عملي · integrate 1/(1+x^2) dx from -oo to oo

Calculus · Definite-Integrals

Integrate 1/(x^2 + 1) from -oo to oo

\int_{-\infty}^{\infty} \frac{1}{x^{2} + 1}\, dx

خطوة خطوة

  1. \int_{-\infty}^{\infty} \frac{1}{x^{2} + 1}\, dx

    First find an antiderivative F, then evaluate F(b) − F(a).

  2. \int \frac{1}{x^{2} + 1}\, dx = \operatorname{atan}{\left(x \right)}

    Recognise an inverse-trig / inverse-hyperbolic form.

  3. F(\infty) - F(-\infty) = \left(\frac{\pi}{2}\right) - \left(- \frac{\pi}{2}\right)

    Fundamental theorem of calculus: plug in the limits.

  4. = \pi \approx 3.1416

    Simplify.

كشفت الإجابة
\pi

الآن أنت اختار مشكلة، أو طبعها أو رسمها بنفسك، كل خطوة، صورة، الإجابة مخفية حتى تسأل.

إبقي عملك الخاص

إن الحساب المجاني يضيفه ملاحظات على كل درس، وسجل لما أنجزته، ومشاكلك التي حلتها في مكان واحد، ومعلم يمكنك أن تسأله عن هذه الصفحة. والرياضيات نفسها مفتوحة أمام الجميع، سواء كانوا مستخدمين أو غير مستخدمين.

التسجيل الدخول

الرموز المستخدمة هنا

لمس أي رمز للحصول على التعريف الكامل، والصورة، وما يعنيه كل حرف في ذلك.

كيف: Contour integrals and the residue theorem

  1. First find an antiderivative F, then evaluate F(b) − F(a).
  2. Recognise an inverse-trig / inverse-hyperbolic form.
  3. Fundamental theorem of calculus: plug in the limits.
  4. Simplify.

أسئلة يطرحها الناس

Why is complex differentiability so much stronger than real?

The limit must be the same from every direction in the plane, not just two. That forces the Cauchy-Riemann equations, which in turn force infinitely many derivatives and a convergent Taylor series.

What is a residue?

The coefficient of 1/(z − a) in the Laurent series at a singularity a. The residue theorem says a contour integral equals 2πi times the sum of the residues inside, which evaluates many real integrals in one line.

أكثر في Complex Analysis

The complex plane and Euler's formulaHolomorphic functions and the Cauchy-Riemann equationsPower series and analytic continuation