.
Доказательство.
Окружим точки окружностями столь
малого радиуса, чтобы внутри каждой окружности находилось по одной особой точке
f(z) и чтобы никакие две
окружности не пересекались, тогда по теореме Каши:
По определению вычета:
.
Вычетом f(z)
относительно бесконечно удаленной точки называют величину , где С – окружность с центром в 0, столь
большого радиуса, что вне этой окружности нет особых точек, функции отличных от
бесконечно удаленной особой точки и направление интеграла по z выбирается по часовой стрелке поэтому
Пусть f(z) имеет конечное число особых точек, тогда всех их можно поместить внутрь круга большого радиуса с центром в нуле.
По основной теореме о вычетах:
Сумма вычетов функции относительно всех её особых точек, включая бесконечно удаленные точки, равна нулю.
Вычет относительно полюса.
Если точка а является простым полюсом f(z), то в окрестности этой точки ряд Лорана имеет вид: , где
-правильная
часть ряда Лорана, она аналитична и непрерывна.
Выразим :
Пусть, а простой полюс и , где
функции
и
аналитичны
в а,
:
.
Пусть точка а является полюсом порядка m для f(z),
тогда в окрестности точки а ряд Лорана имеет вид: ,
где
- правильная часть ряда Лорана,
аналитическая функция.
Умножим обе части на ,
получим:
Продиффиринцируем m-1 раз получим:
Операционное исчисление.
Преобразования Лапласа и его связь с преобразованием Фурье.
- является кусочно-гладкой
1. f(t) и f'(t) определены всюду и непрерывны на любом конечном интервале кроме конечного числа точек разрыва 1 рода.
2. f(t) – абсолютно интегрируема
, тогда f(t) представима в комплексной форме
, где
F(w) – спектральная плотность или преобразования Фурье f(t).
Если речь идет о реальном физическом процессе, то есть о
моменте времени и дальше процесс продолжается длительное время, теоретически , поэтому для реального процесса
преобразования Фурье:
Рассмотрим затухающую функцию и
составим для неё спектральную плотность:
(1) (2)
(1) Интеграл Лапласа
(2) Обращение интеграла Лапласа.
Переход от f(t)
в F(p) называется
преобразованием Лапласа. () , где p – комплексная переменная
.
и несобственные интегралы
сходятся абсолютно. Преобразования Лапласа существуют для всех
функций-оригиналов.
f(t) – называется оригиналом если:
1) f(t) определена при всех t, причем f(t)=0, t=0
2) f(t) является кусочно-гладкой
3) Существует C>0 и , такие что
.
Если условие 3)выполнено при , то
оно выполняется для всех
.
Наименьшее число для которого
выполнено условие 3) называется индексом или показателем роста функции f(t) при
.
Если f(t) функция
оригинал с индексом роста , то полуплоскость
на плоскости комплексного переменного p называют полуплоскостью сходимости
интеграла Лапласа.
Преобразования Лапласа функции оригинала называют её изображением.
Функцией Хевисайда называется следующая функция:
1)Если f(t) функция
оригинал, то t*f(t) так же функция оригинал с тем же индексом роста .
2)Если f(t) функция
оригинал с индексом роста , то интеграл Лапласа
сходится абсолютно для всех p в
полуплоскости сходимости, если же
, то в полуплоскости
, сходится абсолютно и равномерно.
3)Если f(t) функция
оригинал с , то её преобразования Лапласа F(p) есть аналитическая функция во
всей полуплоскости сходимости.
4)Теорема: если f(t)
оригинал с индексом роста и F(p) его изображение, то во всякой точке непрерывности f(t) выражается через изображение по
формуле обращения:
.
Основные теоремы об оригиналах и изображениях.
Если f(t) функция оригинал такая, что кроме преобразования Лапласа существует и преобразование Фурье, то
Теорема: поведение изображения в бесконечности. Любое
изображение F(p) стремится к
нулю если
Доказательство.
Замечание: обычно изображение есть рациональная функция, а она
не имеет особенностей кроме полюсов, но из доказанного следует, что полюсов в
бесконечности нет, поэтому бесконечность всегда является правильной точкой и разложение в окрестности бесконечности
имеет вид:
.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.