Cauchy-setningin og Cauchy-formúlan =================================== *A straight line may be the shortest distance between two points, but it is by no means the most interesting.* \- The Doctor, Doctor Who Vegheildi --------- Upprifjun úr Stærðfræðigreiningu II ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ Heildun eftir vegum er mjög mikilvæg í tvinnfallagreiningu. Fjallað var um vegheildi í Stærðfræðigreiningu II. Hér er sú umfjöllun rifjuð upp og sett í samhengi. ---------------- (A) Samfelld vörpun :math:`\gamma:[a,b]\rightarrow {\mathbb{C}}` kallast stikaferill. Myndmengi stikaferils, mengið :math:`\mbox{mynd}(\gamma)=\{\gamma(t)\mid t\in [a,b]\}`, kallast ferill. Stikaferill sem er samfellt deildanlegur á köflum kallast vegur. (Stikaferill er samfellt deildanlegur á köflum ef til eru tölur :math:`a=b_00` tala :math:`N_z` (hugsanlega háð :math:`z`) þannig að ef :math:`n\geq N_z` þá er :math:`|f(z)-f_n(z)|<\epsilon`. Segjum að :math:`f_n\rightarrow f` í jöfnum mæli þar sem :math:`f:A\rightarrow{\mathbb{C}}` ef fyrir sérhvert :math:`\epsilon>0` er til tala :math:`N` þannig að ef :math:`n\geq N` þá er :math:`|f(z)-f_n(z)|<\epsilon` fyrir öll :math:`z\in A`. (Sama :math:`N` dugar fyrir öll :math:`z\in A`.) --------- (B) Látum nú :math:`X` vera opið mengi í :math:`{\mathbb{C}}` og :math:`f_n:X\rightarrow {\mathbb{C}}` vera föll. Ef :math:`f_n\rightarrow f` í jöfnum mæli á sérhverju lokuðuð takmörkuðu hlutmengi í :math:`X` og föllin :math:`f_n` eru öll samfelld þá er markgildið :math:`f` líka samfellt á :math:`X`. Ef :math:`\gamma` er vegur í :math:`X` þá er .. math:: \lim_{n\rightarrow \infty}\int_\gamma f_n(z)\,dz= \int_\gamma \left(\lim_{n\rightarrow \infty}f_n(z)\right)\,dz=\int_\gamma f(z)\,dz. Ef föllin :math:`f_n` eru öll fáguð þá er markgildið :math:`f` líka fágað og :math:`f_n'\rightarrow f'` (í jöfnum mæli á lokuðum takmörkuðum hlutmengjum í :math:`X`). --------- (C) (:math:`M`-próf Weierstrass) Látum :math:`f_n` vera runu falla sem öll eru skilgreind á mengi :math:`A`. Gerum ráð fyrir að :math:`M_k` sé tala þannig að :math:`|f_k(z)|\leq M_k` fyrir öll :math:`z\in A` og að röðin :math:`\sum_{n=0}^\infty M_k` sé samleitin. Þá er röðin :math:`\sum_{n=0}^\infty f_n` samleitin í jöfnum mæli á :math:`A` að fallinu :math:`f(z)=\sum_{n=0}^\infty f_n(z)`. (Þ.e.a.s. fallarunan :math:`g_k=\sum_{n=0}^k f_n` stefnir á :math:`f` í jöfnum mæli á :math:`A`.) Setning Abels. ~~~~~~~~~~~~~~ Skoðum veldaröð :math:`\sum_{n=0}^\infty a_n(z-\alpha)^n` með samleitnigeisla :math:`\varrho>0`. Ef :math:`00` í punktinum :math:`\alpha\in X` þá og því aðeins að til sé :math:`g\in {\cal O}(X)` þannig að :math:`g(\alpha)\neq 0` og .. math:: f(z)=(z-\alpha)^ mg(z), \qquad z\in X. Samsendarsetning I (Sjá Setningu 3.7.1) ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ Ef :math:`X` er svæði í :math:`{\mathbb{C}}`, :math:`f,g\in {\cal O}(X)` og til er punktur :math:`{\alpha}` í :math:`X` þannig að :math:`f^{(n)}({\alpha})=g^{(n)}({\alpha})` fyrir öll :math:`n\geq 0`, þá er :math:`f(z)=g(z)` fyrir öll :math:`z\in X`. Fylgisetning. (Sjá Setningu 3.7.2) ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ Ef :math:`X` er svæði og :math:`f\in {\cal O}(X)` er ekki núllfallið, þá er núllstöðvamengi :math:`{\cal N}(f)=\{z\in X; f(z)=0\}` fallsins :math:`f` dreift hlutmengi af :math:`X`. (Þ.e.a.s. fyrir sérhvern punkt :math:`\alpha\in X` er til tala :math:`\varrho>0` þannig að hringskífan :math:`S(\alpha,\varrho)` inniheldur enga núllstöð :math:`f`, nema hugsanlega :math:`\alpha`.) Samsemdarsetning II. (Sjá Setningu 3.7.3) ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ Ef :math:`X` er svæði, :math:`f,g\in {\cal O}(X)` og :math:`f(a_j)=g(a_j)` þar sem :math:`\{a_j\}` er runa af ólíkum punktum, sem hefur markgildi :math:`a\in X`, þá er :math:`f(z)=g(z)` fyrir öll :math:`z\in X`. Hágildislögmál I (Sjá Setningu 3.8.1) ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ Ef :math:`X` er svæði og :math:`f\in {\cal O}(X)`, þá getur :math:`|f(z)|` ekki haft staðbundið hágildi í :math:`X` nema :math:`f` sé fastafall. Hágildislögmál II (Sjá Setning 3.8.2) ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ Látum :math:`X` vera takmarkað svæði og :math:`f\in {\cal O}(X)\cap C(\overline X)` (samfellt á lokuninni :math:`\overline X`). Þá tekur :math:`|f(z)|` hágildi á jaðri svæðisins :math:`\partial X`.