• ベストアンサー

複素解析(ローラン展開、線積分)

2問あるのですが、アドバイス、解答の糸口をお願いします。 1. Cを単位円正の方向一周とするとき、この積分路について以下の積分を求めよ。 ∫|z-1||dz| |dz|はどのようにすれば積分実行が可能になるのでしょうか? 2. 次の関数の位数および留数を求めよ。 1/(z*sinz) 2.はsinzについてテイラー展開を行うのかと思いましたが、それだと通分ができず、各項を独立させられなくなり、分からず仕舞いになってしまいました。。。

  • expiz
  • お礼率39% (18/46)

質問者が選んだベストアンサー

  • ベストアンサー
  • guuman
  • ベストアンサー率30% (100/331)
回答No.2

オイラーの式を勉強して1を修正せよ 極の位数はz^nをかけたときにz→0で∞にならない最小の整数nだ 留数の定義を勉強してそれを簡潔に補足に書け 以上を踏まえて補足に修正版を書け

その他の回答 (3)

  • guuman
  • ベストアンサー率30% (100/331)
回答No.4

2(2) はドロピタルを使った方がいいのでは? z=sin(z)とするのは大胆過ぎるぞ z=0以外の留数はつまらんものなので自分で始末をつけろ 1はexpを使うなとは言っていない z=exp(iz) は両辺にzがはいっていたので書き間違いだろうということだ

  • guuman
  • ベストアンサー率30% (100/331)
回答No.3

よくみなかったのでとちった オイラーは理解しているみたいなのでさきの1に関するものは取り消す あんたの間違いは単なる計算間違い z=exp(iz)とかいてはいけない z=e^(i・θ)より |dz|=|i・e^(i・θ)・dθ|=|dθ|=dθ (最後等式は正方向に積分するから絶対値記号が外れる) |z-1|=|e^(i・θ)-1|=√(2(1-cosθ))=2|sin(θ/2)| つまり絶対値がいるのだよ 以上を踏まえて細くに修正版を書け

expiz
質問者

補足

1. z=e^(iθ)とすると C:0≦θ≦2π, |dz|=|dθ|, |z-1| =|e^(iθ)-1| =|(cosθ-1)+isinθ| =2sin(θ/2) ∴∫|z-1||dz| =2sin(θ/2)dθ ∵θ≧0 =-4[cos(θ/2)] θ:0→2π =8 2. (1)z=nπのとき f(z)を与式とおくと (z-nπ)^m f(z) =(z-nπ)^m /zsinz ここにsin(z-nπ)=(-1)^n *sinzであるから =((z-nπ)^(m-1)) *(-1)^n /(z(sin(z-nπ))/(z-nπ)) これはm≧1のとき収束するので、1位。 ∴R(nπ) =lim (z-nπ)/zsinz =lim (-1)^n /z*(sin(z-nπ)/(z-nπ) =(-1)^n/nπ ただしn≠0 (2)z=0のとき z^mf(z) =z^(m-1)/sinz =z^(m-2)/(sinz/z) これはm≧2で収束するので2位。 ∴R(0) =1/(2-1)! *lim d/dz *(z^2)/zsinz =lim (sinz-zcosz)/(sin^2)z ここでz→0のとき、sinz=zとしてよいから =lim (1-cosz)/z =lim (1-cosz)'/z' =lim sinz/1 =0 でしょうか?

  • guuman
  • ベストアンサー率30% (100/331)
回答No.1

1. z=e^(j・θ) として1から単位円を反時計回りに一周積分せよ 2. z^?をかけて?-1回微分すればいいだろう それぞれ過程、解答を補足に書け

expiz
質問者

補足

1. z=exp(iz)とすると|dz|=|dθ| |e^(iz)-1|=√(2(1-cosθ))=2sin(θ/2) ∴∫|z-1||dz| =∫2sin(θ/2)|dθ| =2[(-cos(θ/2))] 0→2πが区間 =0 でしょうか?やはり|dθ|の扱い方がよく分からないのですが。。。 2.はさっぱりです。 ~~回微分するのは、恐らくm位の極の場合の留数を求める方法を指しているのだと思いますが、この与式がz=0で何位の極なのかがそもそもわからないのです。  教わった位数の定義は、z=0についての極ならば、(z-0)の分母に於ける最大の指数値 ですが、sinzもz=0に於いて0をとるので、何かしらの考慮が必要だと感じた次第です。  また、件の~~回微分しろ、というのは、元の式に直接施すのか、何かしらの変形をなした後なのかよくわかりません。 申し訳ないですがまだまだ初級者なので、もうすこし具体的な教示をしていただければ嬉しいです。

関連するQ&A

  • ローラン展開をつかう積分

    1/2πi *∫e^z/z^n dz C:|z|=1 この積分がわかりません。ローラン展開を使うのはわかるのですが、 ローラン展開をどう使えばいいのかわからないのです。 回答していただけたらとてもありがたいです。

  • 【ローラン展開】

    ローラン展開の質問です。 画像のような関数をz=-2で ローラン展開したいのですが、 上手くできません。 単純な計算なのですが、 解答のやり方も正しいと思う反面、 自分のミスもどうしても見つけることができずに 困っています。 私はz=-2で、1/(z+1)をテイラー展開した後に 1/(z+2)を各項にかける方法で展開しました。 すると、 f(z)=-1/(z+2)-1-(z+2)+(z+2)^2-... となったのですが、この方法は間違っていますでしょうか? この方法(私の答案の方)が使える条件を満たしていない などのご指摘などありましたら教えて頂きたいです。 どなたか数学に詳しい方がおられましたら、 よろしくお願い致します。

  • 複素積分の問題です

    次の値を求めたいのですが ∫ sin z / sin z^2 dz 積分路は|z|=1 で向きは正の向きに一周するもの です。 z=0で特異点をとるのでマクローリン展開しましたが、分母分子がzの多項式になってしまい留数をうまく求めることができません。 z=x+iyとして計算してみたりもしましたが積分範囲が良くわかりませんでした。 部分積分しても意味はありませんでした。 いろいろ試行錯誤したつもりですがどうもうまくいきません。 どなたかお暇であれば教えていただければと思います。よろしくお願いします。

  • ローラン展開について教えて下さい。

    ローラン展開はテイラー展開とは異なり、留数や特異点でも式を展開することが可能なものですが、 これの使い方がどうしても分かりません。 もちろん書籍で調べたり、ネットで検索してもどうしても分からなかったので教えて下さい。 http://www.math.meiji.ac.jp/~mk/lecture/complex-function/20081015/node1.html 級数展開して、それぞれの級数の係数の計算の仕方についてですが、 上記のページの上から4つめの式に表されるように、元の式を(z-c)^{n+1}で割ったものを|z-c|=Rで積分することで求められますが、 このRという定数はどこからやってくるのでしょうか? それとこの積分はf(z)の式によっては解くのが非常に難しい積分になることもあり得ますが、 そういう場合にはどうやって計算するのでしょうか? 具体的な計算を見てみたいのですが、 リンク先である http://www.math.meiji.ac.jp/~mk/lecture/complex-function/20081015/node2.html では、露わに上記の積分の計算を行わずに、ローラン展開を行っています。 書籍などを見てみても、上記の積分をしている例題が見つかりませんでした。 一体ローラン展開はどうやってやれば良いのでしょうか?

  • ローラン展開について

    ローラン展開について質問です。 教科書の例題にて、1/(z-2)のz1(≠2)を中心としたローラン展開を |z-z1|>|z-2|(z=2を含む領域)の範囲で幾何級数を用いて解く例題があり、その次の問題で 「ローラン展開の定義の積分より導いて例で求めた展開と一致することを確かめよ」という問題があります。 例題の方の答えは Σ(n=0~∞)(2-z1)^n/(z-z1)^n+1 となっているのですが、定義の積分から導くと一致しません。 定義式にあてはめて、 An=1/2πi∫1/(z-2)(z-z1)^(n+1)dz 特異点はz=2のみなので、コーシーの積分公式を用いて、 An=g(2), g(z)=1/(z-z1)^(n+1) として An=1/(2-z1)^(n+1) よって、f(z)=Σ(n=-∞~∞)(z-z1)^n/(2-z1)~(n+1) となりました。 ただ変形するだけなのか、根本的にやり方が間違っているのか、教科書に解答が載っていないのでわかりません。 教えて頂けると助かります。

  • ローラン展開

    次の関数の()内の点を中心とするローラン展開を求めよ {(z-1)^3}e^{1/(z-1)} (1) 解答・・・(z-1)^3 + (z-1)^2 + (z-1)/2! + 1/(3!)+…+1/{n!(z-1)^(3-n)}+… という問題にて、(z-1)^3 はz=1にて正則で無いため、 (z-1)^3 * (e^{1/(z-1)}のテイラー展開)   を計算しようと思ったのですが、e^{1/(z-1)}もz=1で正則ではありません そこで、e^z=1+z+(z^2)/2! + (z^3)3!+・・・+4/(n!)+…のzを1/z-1 に置き換え、 e^{1/(z-1)}=1+{1/(z-1)} + 1/(2!){1/(z-1)}^2 +…+1/(n!){1/(z-1)}^n としたところ、解答にはたどり着きました しかし、e^z=1+z+(z^2)/2! + (z^3)3!+・・・+4/(n!)+… はe^zのz=0を中心としたテイラー展開であり、なぜ解答に辿り付けたのか混乱しています ご教授、お願いします

  • 複素積分について

     複素数cと実数ξとし、       f(z)=(e^(iξz))/(z-c) という複素関数を考えます。  lr={z=t ; -r<t<r} 、Cr+={z=re^(it) ; 0≦t≦π} 、 Cr-={z=re^(-it) ; 0≦t≦π} として、lrとCr+を合わせた曲線をγ+、lrとCr-を合わせた曲線をγ-とします。  ここで、  (1)Im c≠0、|c|<rとしたとき、f(z)のγ+、γ-上の積分  (2)Im c≠0、ξ≠0のとき、実軸上の積分、          ∫[-r,r] f(x)dx , r→∞ という問題なのですが、(1)については、  )Im c>0のとき    γ-上の積分の積分は、Cauchyの積分定理により、∫[γ-] f(z)dz=0。    また、γ+上の積分は、留数定理により、∫[γ+] f(z)dz=2πie^(iξc)。  )Im c<0のとき    γ+上の積分の積分は、Cauchyの積分定理により、∫[γ+] f(z)dz=0。    また、γ-上の積分は、留数定理により、∫[γ-] f(z)dz=2πie^(iξc)。  となると思うのですが、これで大丈夫なのでしょうか? また、(2)については、  ∫[γ+] f(z)dz + ∫[γ-] f(z)dz =∫[Cr+] f(z)dz +∫[Cr-] f(z)dz+2∫[lr] f(x)dx と考えたのですが、左辺については、Im cの符号によらず4πie^(iξc)となると思いますが、右辺については、よくわからなくなってしまいました。どのようにして、考えていけばよいのでしょうか?どなたかお力添えよろしくお願いします。  読みにくい文章で申し訳ないのですが、よろしくお願いします。

  • 複素積分についてです。

    ∫(z^3+5)dz /z{(z-1)^3} の閉曲線Cに沿った積分を求めるのですが、問題は(1)z=0を中心とした半径1/2の円周を反時計回りに一周した積分値。(2)z=0を中心とした半径2の円周を反時計回りに一周した積分値を求めよ。 なのですが、(1)では特異点1を、(2)では特異点0,1をC内部に含んでいて、積分値は0にならず一定の値をとることは分かるのですが、被積分関数がうまく部分分数分解できず、コーシーの積分公式も使えず、値が求められないのですがどうしたらいいのでしょうか・・・・。

  • 複素積分

    複素関数f(z)を、   f(z)=(1-e^(2iz))/z^2 (zはC/{0}の元) とします。 (1)z=0におけるローラン展開 (2)R>0に対して、上半円弧CrをCr={z=Re^(iθ) : 0≦θ≦π}とし、   反時計回りに向きを入れるとき、    lim[R→∞] ∫[Cr] f(z)dz という上記の二問についてですが、 (1)について  e^zのテイラー展開にz=2izを代入し   f(z)=(1/z^2){1-(1+z+(z^2)/2!+…}   =-Σ[n=1→∞] (((2i)^n)z^(n-2))/n!  と強引に計算しましたが、これで大丈夫なのでしょうか? (2)について  z=Re^(iθ)を与式に直接代入して、    lim[R→∞] ∫[Cr] f(z)dz    =lim[R→∞] ∫[0,π] {1-e^(2iRe^(iθ))}/{Re^(iθ)} dθ  として、ここから積分評価をしていきたいのですが、どのようにして考えていけばよいのでしょうか?とりあえず、被積分関数の絶対値を考えてみたのですが、うまくいきません。どなたかアドバイスをいただけませんか? 以上の二問ですが、よろしくお願いします。

  • 正則関数のテイラー展開について

    複素領域における(sinz)/z のテイラー展開(z=0での値は1と定める)ですが、sinzをそのままテイラー展開してzで割って求めてもいいのでしょうか?また、その根拠は何でしょうか?