Math Labs
Định lýĐã chứng minh

Định lý tích phân Cauchy

Phát biểu

Cho U⊂CU \subset \mathbb{C} là một miền mở đơn liên và f:U→Cf : U \to \mathbb{C} là một hàm chỉnh hình. Khi đó với mọi đường cong kín trơn từng khúc γ\gamma nằm trong UU, tích phân đường dọc theo nó bằng không: ∮γf(z) dz=0\oint_{\gamma} f(z)\,dz = 0.

Vì sao đúng?

Trong giải tích nhiều biến, tích phân đường quanh một vòng kín bằng không khi trường vectơ là trường thế — tức là không có độ xoáy cục bộ bên trong vòng lặp. Khả vi phức là một điều kiện cực kỳ chặt: hệ phương trình Cauchy–Riemann buộc cả phần thực lẫn phần ảo của f(z) dzf(z)\,dz đồng thời không có độ xoáy. Chừng nào miền không có lỗ thủng nơi điểm kỳ dị có thể ẩn náu và tạo ra lưu số, tích phân của f(z)f(z) dọc theo mọi đường kín đều triệt tiêu hoàn toàn, và tích phân giữa hai điểm chỉ phụ thuộc vào điểm đầu và điểm cuối.

Phác thảo chứng minh

Cách tiếp cận ban đầu năm 1825 của Cauchy giả sử f′f' liên tục, viết f(z) dz=(u dx−v dy)+i(v dx+u dy)f(z)\,dz = (u\,dx - v\,dy) + i(v\,dx + u\,dy), rồi áp dụng định lý Green để các tích phân kép triệt tiêu nhờ hệ phương trình Cauchy–Riemann ∂u/∂x=∂v/∂y\partial u/\partial x = \partial v/\partial y và ∂u/∂y=−∂v/∂x\partial u/\partial y = -\partial v/\partial x. Năm 1900, Édouard Goursat bỏ được giả thiết liên tục của f′f': trước hết chứng minh tích phân quanh mọi tam giác T⊂UT \subset U bằng không bằng cách chia đôi các cạnh của TT thành bốn tam giác con, chọn tam giác con có môđun tích phân lớn nhất, và dùng xấp xỉ tuyến tính địa phương f(z)=f(z0)+f′(z0)(z−z0)+o(∣z−z0∣)f(z) = f(z_0) + f'(z_0)(z - z_0) + o(|z - z_0|) tại điểm hội tụ z0z_0 để chỉ ra tích phân bị chặn bởi một bội nhỏ tùy ý của bình phương chu vi. Từ tam giác, ta dựng nguyên hàm trên miền hình sao rồi mở rộng sang miền đơn liên tổng quát.

Người phát biểu

Người chứng minh

Chủ đề chứa định lý này

Định lý liên quan

Chứng minh từng bước

Chưa có chứng minh từng bước cho định lý này.

Tài liệu tham khảo

  1. Lars V. Ahlfors (1979). Complex Analysis
  2. Reinhold Remmert (1991). Theory of Complex Functions