2 svar
150 visningar
naytte behöver inte mer hjälp
naytte Online 8369 – Moderator
Postad: 17 aug 01:19 Redigerad: 17 aug 01:29

Komplex analys - har jag tillämpat Rouchés sats korrekt?

Hej!

Jag har räknat igenom uppgiften nedan, och undrar om jag har resonerat korrekt eller om något är fel.

Min plan är att använda Rouchés sats på nämnaren, dels inom området vars rand definieras av |z|=2|z|=2, och dels inom området vars rand definieras av |z|=1|z|=1.

Låt G⊆ℂG\subseteq \mathbb{C} beteckna det område vars rand ∂G\partial G definieras av |z|=2|z|=2. Definiera vidare två funktioner gg och hh enligt gz=z5g\left(z\right)=z^5 respektive hz=5z2+z+1h\left(z\right) = 5z^2+z+1.

För alla z∈∂Gz\in \partial G har vi |gz|>|hz|\displaystyle |g\left(z\right)|>|h\left(z\right)|, ty |gz|=|z5|=|z|5=25=32\displaystyle |g\left(z\right)|=|z^5|=|z|^5=2^5=32 och |hz|=|5z2+z+1|≤5|z|2+|z|+1=23\displaystyle |h\left(z\right)|=|5z^2+z+1|\le 5|z|^2+|z|+1=23.

Notera ytterligare att gg och hh är analytiska inom GG (inkl. randen).

Eftersom funktionerna gg och hh tillsammans med kurvan ∂G\partial G uppfyller hypotesen för Rouchés sats gäller att antalet nollställen i GG, inklusive multiplicitet, är lika stort för gg som för g+hg+h. g(z)=z5g(z)=z^5 har fem nollställen i GG, så det har även f+gf+g.

Om vi genomför ett motsvarande resonemang för |z|=1|z|=1 och väljer g(z)=5z2g(z)=5z^2 och h(z)=z5+z+1h(z)=z^5+z+1, får vi att antalet nollställen här är två. Således är antalet nollställen inom annulusen N=3N=3.

Nämnare och täljare till ff delar inga nollställen så alla nollställen till nämnaren av ff är poler. De kan inte vara essentiella singulariteter eftersom ff är en rationell funktion. Således är antalet poler inom området som definieras i uppgiften P=3P=3.

bump

LuMa07 769
Postad: 20 aug 17:57 Redigerad: 20 aug 18:02

Det ser ganska bra ut. Det finns dock en liten teknisk detalj som saknas i utredningen:

Om man utgår från hur exakt Rouchés sats formuleras i er kursbok (eller snarare dess nyare version) eller på Wikipedia, så säger den någonting om antalet rötter inuti kurvan ∂G\partial G, d.v.s. i det inre. Rouchés sats som du använt det visar alltså att det finns tre poler i området {z∈ℂ:1≤|z|<2}\{ z\in\mathbb{C} : 1 \le |z| < 2\}. Frågan är om det kan finnas någon pol på cirkeln {|z|=2}\{ |z| = 2 \}. Du har faktiskt tagit med den viktiga biten av uträkningen som visar att nämnaren inte har några rötter på den cirkeln, men du har inte uttryckligen dragit den slutsatsen om rötterna på cirkeln. (Det är dock ganska uppenbart detta, så man kanske brukar hoppa över den detaljen.)


Anm: Personligen skulle jag försöka undvika att återanvända symboler med olika betydelser för att slippa risken av missförstånd. Å andra sidan har du skrivit omdefiniering tillräckligt tydligt så att man inte borde misstolka saker och ting. T.ex. Kan man kalla funktionerna g2(z)g_2(z) och h2(z)h_2(z) på cirkeln med radien 2, medan g1(z)g_1(z) och h1(z)h_1(z) används på enhetscirkeln. Områdena kan då kallas för G2G_2 respektive G1G_1  för att urskilja dem.

Svara
Close