コーシーの積分表示

定理 4..3 (正則関数の積分表示)   関数$f(z)$が領域$\Omega$で正則であるとする.$\Omega$内に単一閉曲線$C$があり,$C$の内部も$\Omega$に含まれているとき,$C$の内部の任意の点$a$に対して次の公式が成り立つ.

$\displaystyle f(a) = \frac{1}{2\pi i}\int_{C}\frac{f(z)}{z-a};dz$

$\displaystyle f^{(n)}(a) = \frac{n!}{2\pi i}\int_{C}\frac{f(z)}{(z-a)^{n+1}}\;dz$

練習問題4.4
1. 次の定理を証明せよ.

$\displaystyle f^{(n)}(a) = \frac{n!}{2\pi i}\int_{C}\frac{f(z)}{(z-a)^{n+1}}\ dx \ (n = 1,2,3,\ldots)$

2. 次の積分を求めよ.

(a)
$\int_{\vert z\vert=3}\frac{e^{z}}{z - 2}\ dz$
(b)
$\int_{\vert z\vert=1}\frac{e^{z}}{z - 2}\ dz$
(c)
$\int_{\vert z\vert=3}\frac{\sin^{2}{z}}{z}\ dz$
(d)
$\int_{\vert z\vert=3}\frac{e^{3z}}{2z - \pi i}\ dz$
(e)
$\int_{\vert z\vert=1}\frac{e^{3z}}{2z - \pi i}\ dz$
(f)
$\int_{\vert z\vert=3}\frac{\cos{z}}{z^2 + 1}\ dz$
(g)
$\int_{\vert z\vert=1}\frac{e^{z}}{z^{4}}\ dz$
(h)
$\int_{\vert z\vert=3}\frac{\sin{z}}{(2z - \pi)^{3}}\ dz$
(i)
$\int_{\vert z\vert=1}\frac{\sin{z}}{(2z - \pi)^{3}}\ dz$