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.

Ví dụ đã làm · 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

Bước một bước

  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.

Giải đáp
\pi

Now you Chọn một bài toán, hoặc gõ hoặc vẽ của riêng mình. Mỗi bước, một bức tranh, câu trả lời ẩn cho đến khi bạn hỏi.

Để cho anh làm việc

Một tài khoản miễn phí thêm ghi chú vào mỗi bài học, ghi chép những gì bạn đã hoàn thành, các bài toán bạn giải quyết ở một nơi, và một giáo viên bạn có thể hỏi về trang này. Toán học là mở cho mọi người, dù có đăng nhập hay không.

Đăng ký Đăng nhập

Ký hiệu được dùng ở đây

Nhấn vào bất kỳ ký hiệu nào để xem định nghĩa đầy đủ, một bức ảnh, và ý nghĩa của từng chữ cái trong nó.

Làm thế nào: 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.

Câu hỏi người ta hỏi

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.

More in Complex Analysis

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