4.2.FONCTIONSM´
EROMORPHES53
Lemme4.2.7.—
1)Unefonctionf∈O(D(a,r)r{a})estm´eromorphesurD(a,r)sietseulementsielleadmet
und´evelopementdeLaurentsurD(a,r)r{a}delaforme
f(z)=
+∞
X
n=p
an(z−a)navec p∈ZZ .
2)i)Sip≥0,lasingularit´e est´eliminable etled´eveloppementdeLaurentestled´eveloppement
deTaylorduprolongementholomorphedelafonctionf.
ii)Sip<0,lepointaestunpˆole.
3)Lafonctionfadmetunesingularit´epolaired’ordrem≥1sietseulements’ilexistedes
nombrescomplexesa−m,...,a−1(uniques,avec a−m6=0)telsquelafonction
D(a,r)r{a}∋z→f(z)−X
−m≤i≤−1
ai(z−a)i
admette enaunesingularit´e´eliminable.
D´efinition4.2.8.—Dansled´eveloppementdeLaurentdef,
i)lafonctionz→P−1
n=pan(z−a)ns’appellelapartieprincipale(sip<0); lapartieprincipale
estnullesip≥0.
ii)Lafonctionz→P+∞
n=0an(z−a)ns’appellelapartier´eguli`ere.
D´emonstration.—
1)Siaestunesingularit´e´eliminable, lafonctionˆ
fquiestleprolongementparcontinuit´edefen
aestholomorphesurD(a,r).Elleadmetun d´eveloppementens´eriede enti`ereP+∞
n=0an(z−a)n
surD(a,r).Celamontrelelemmedansce cas.
2)Lasingularit´eisol´ee aestpolairepourunefonctionf∈O(D(a,r)r{a})siellen’estpas
´eliminable ets’il existeunefonctionˆg∈O(D(a,r)) etun entierp≥1,telsqueˆg(a)6=0et
f(z)=ˆg(z)/(z−a)ppour toutz∈D(a,r).CommeˆgestholomorphesurD(a,r)elle est´egale
`a lasommedesas´eriedeTaylorena:ˆg(z)=P+∞
n=0bn(z−a)n.
DoncsurD(a,r)r{a},
f(z)=
+∞
X
n=−p
bn+p(z−a)n=
+∞
X
n=−p
an(z−a)n=
−1
X
n=−p
an(z−a)n+
+∞
X
n=0
an(z−a)n.
Th´eor`eme4.2.9.—SoitΩunouvertdeC.L’ensembleM(Ω)estnaturellementunanneau
commutatif unitaire.SideplusΩestconnexe,c’estuncorps.
D´emonstration.—Soitfetgdeuxfonctionsm´eromorphes surΩ.Lesfonctionss:=f+g
etp:=fgsontd´efinies surΩrP,o`uP=P(f)∪P(g)estun ferm´edeΩdiscret.Soit
a∈P.Pard´efinition des singularit´esisol´eesau pluspolaires,i.e.polairesou´eliminables, il
existeq∈INtelqueasoitunesingularit´e´eliminablede(z−a)qfet (z−a)qg.Onen d´eduit
queaestunesingularit´e(isol´ee)au pluspolairedesetp.Siaestunesingularit´e´eliminablede
s(respectivementdep),on prolonges(respectivementp)enaparcontinuit´e.Ceci´etantfait
pour touta∈P,onobtientdesfonctionsm´eromorphes surΩ.Lapremi`erepartiedel’´enonc´e
enr´esulteassez imm´ediatement.
54 CHAPITRE4.PROPRI´
ET´
ESDESFONCTIONSHOLOMORPHES
SideplusΩestconnexe etf∈M(Ω),onremarqued’abordqueΩrP(f)estaussiun ouvert
connexe(d´emonstration?).Onen d´eduitque,sifn’estpaslafonction nulle,fn’aquedes
z´erosd’ordrefinietquel’ensembleZ(f)desesz´erosestdiscret.Lafonction1/f,d´efiniesur
Ωr(Z(f)∪P(f)) ades singularit´espolairesentoutpointdeZ(f)etdes singularit´es´eliminables
entoutpointdeP(f).Apr`es«´elimination des singularit´es´eliminables»,onobtientun inverse
defpourleproduit.
Remarque4.2.10.—Sif∈M(Ω),alorsauvoisinagedetoutpointa∈Ω,fs’´ecritcomme
quotientdedeuxfonctionsholomorphes.Enfaitce r´esultatestglobal : siΩestconnexe,alors
M(Ω)=FracO(Ω).Ceth´eor`emesera ´etabli dansle coursdeLM368.
Exercice 4.2.11.—Montrerquelad´eriv´ee d’unefonctionm´eromorphef(d´efinie en dehors
deP(f)) estnaturellementunefonctionm´eromorphe.
Sif∈M(Ω)eta∈Ω,onvoit,parexemple en´ecrivantled´eveloppementdeLaurentdef,
qu’il existep∈ZZ,uniquementd´efini, telque:
(31)f(z)=(z−a)ph(z)
auvoisinagedeaetqueanesoitniun pˆoleniun z´erodeh.Sip>0,faun z´erod’ordrepen
a,etsip<0,faun pˆoled’ordre−pena(c’estuned´efinition).On ditaussimultiplicit´eau
lieu d’ordre.Posons:
µa(f):=p.
Lemme4.2.12.—Avec cesnotations,ona:
µa(fg)=µa(f)+µa(g),µa(1/f)=−µa(f).
D´emonstration.—Elle estlaiss´ee aulecteur.
Plusg´en´eralement,onalad´efinitionsuivante:
D´efinition4.2.13.—Soitfunefonction holomorpheauvoisinagedea∈C.Onappelle
multiplicit´edefenal’ordredeacomme z´erodef−f(a).
4.2.3.Leth´eor`emedesr´esidus.—
D´efinition4.2.14.—Soitfunefonction holomorphesurledisque´epoint´eD(a,r)r{a}
tellequefaitun pˆoled’ordrep≥1enaetdepartieprincipaleQ(z)=Pp
k=1
a−k
(z−a)k.Le
coefficienta−1de1
z−aestappel´er´esidudefenaetnot´eR´es(f,a)=a−1.
On´etend cetted´efinitionauxsingularit´es´eliminablesenconvenantquelapartieprincipale
d’unesingularit´e´eliminable estnulle,etqueler´esidu defenaestnul. L’int´erˆetde cette
d´efinitionr´esidedanslelemmesuivant:
Lemme4.2.15.—Soitcuncheminferm´edeCtelquea6∈ hci.Ona:
Zc
Q(z)dz=2iπR´es(f,a).Ind(c,a).