chapitre 4 propriétés fondamentales des fonctions - IMJ-PRG

CHAPITRE4
PROPRI´
ET´
ESFONDAMENTALESDES
FONCTIONSHOLOMORPHES;FONCTIONS
M´
EROMORPHESETR´
ESIDUS
4.1.Propri´et´esfondamentalesdesfonctionsholomorphes
4.1.1.Lesin´egalit´esdeCauchy.
Notation4.1.1.SiXestun espace compactetu:XCunefonctioncontinue,on
note:
||u||X=sup
xX|u(x)|[0,+[.
SifO()etD(a,r),ona obtenu laformule(25).Comptetenu delarelationentre
lescoecientsdunes´erie enti`ere convergente etlesd´eriv´eesdesasomme,onadonc:
(27)f(n)(a)
n!=1
2iπZD(a,r)
f(ζ)
(ζa)n+1dζ.
On d´eduitlesestimationsdeCauchy:
Th´eor`eme4.1.2(In´egalit´esdeCauchy).SoitunouvertdeCetfO().Pour
toutD(a,r),et toutnIN,ona
|f(n)(a)|n!rn||f||C(a,r).
Voiciuneapplication:
Th´eor`eme4.1.3(Liouville).Toutefonctionenti`ere born´ee estconstante.
D´emonstration.SoitM=supzC|f(z)|.On´ecritlesin´egalit´esdeCauchyen0.Pour tout
nINet toutr>0:
|f(n)(0)|n!Mrn.
Enfaisant tendrervers+,onobtientf(n)(0)=0,saufpourn=0.Commefestlasomme
desas´eriedeTayloren0,ff(0).
Uneautreemonstration.On´ecritseulementlesin´egalit´espourn=1,maisentoutpoint
aC.Onobtient|f(a)|M/rpuisf0...
Onretrouve en particulierleTh´eor`emededAlembert-Gauss :
Corollaire4.1.4.Unpolynˆomenonconstantauneracine.
48 CHAPITRE4.PROPRI´
ET´
ESDESFONCTIONSHOLOMORPHES
D´emonstration.Eneet,siPC[z]nesannulepas surC, lafonctionz7→ 1/P(z)est
unefonctionenti`erequitend vers0 `a l’infini, doncborn´ee.Elle estconstante(Th´eor`emede
Liouville)doncaussiP.
Onala g´en´eralisationsuivantedesin´egalit´esdeCauchy:
Th´eor`eme4.1.5.SoitunouvertdeCetfO().SoitKuncompactcontenudans
et0<r<d(K,).NotonsK(r)={zC,d(z,K)r};cestuncompactcontenudans
.PourtoutnIN,ona:
||f(n)||Kn!rn||f||K(r).
D´emonstration.Eneet,siaK,D(a,r)K(r).Ilsutd´ecrirelesin´egalit´esdeCauchy
ena.
4.1.2.Leprincipedu maximum.
Th´eor`eme4.1.6(Principedu maximum).SoitunouvertconnexedeC.Siune
fonctionfO()aunmaximumlocalena,elle estconstante.
D´emonstration.Lhypoth`esesigniequ’il existeD(a,r),telque
zD(a,r)|f(z)||f(a)|.
Ilsutdemontrerqueff(a)auvoisinagedea; leprincipedu prolongementanalytiqueper-
metalorsde conclure.Cest´evidentsif(a)=0.Onsupposedoncf(a)6=0.Lad´emonstration
estsimilaire`a cellequonadonn´eauChapitre1du Th´eor`emededAlembert-Gauss.
Soit
zD(a,r),f(z)
f(a)=1+
+
X
n=1
an(za)n,
etsupposonsfnonconstante.IlexistedoncpINtelque:
f(z)
f(a)=1+ap(za)p+|za|pε(za)
etap6=0.Soitap=ρeiφ(formetrigonom´etrique);onobtient
f(a+teiφ/p)
f(a)=1+ρtp+tpε(t)
pour toutt0petit,donc|f(a+teiφ/p)/f(a)|>1si0testassez petit:|f|napasde
maximumlocalena.
Pourvarier,onadonn´eune«d´emonstrationanalytique»maison d´emontrefacilementle
principedu maximumen utilisantlaformuledeCauchy:
Exercice 4.1.7.D´emontrerleth´eor`emepr´ec´edenten utilisantlaformuledelamoyenne,
voir§4ci-dessous.
On utilisesouventlaformesuivantedu principedu maximum:
4.1.PROPRI´
ET´
ESFONDAMENTALESDESFONCTIONSHOLOMORPHES49
Corollaire4.1.8.Soitunouvertborn´edeCetfunefonctioncontinueC,
holomorphesur.Ona:
||f||=||f||.
Lhypoth`esequeestborn´e estcruciale,etleserreursdes´etudiantsquiappliquentleprincipe
du maximumfoisonnantes.
D´emonstration.Onseram`eneaucasdun ouvert connexe.Commeestborn´e,est
compact,donc|f|estborn´ee suretil existeatelque||f||=|f(a)|.Sia,cest
termin´e.Sia,festconstantesurdapr`esleth´eor`emepr´ec´edent,doncsur;cestencore
termin´e.
Lapplicationsuivantedu principedu maximumestsouventutile:
Th´eor`eme4.1.9(LemmedeSchwarz).Soitfunefonctionholomorphesurledisque
unit´eD=D(0,1),telle que:
|f(z)|1pourtoutzDetf(0)=0.
Alors:
|f(z)||z|pourtoutzD.
Deplus,si|f(z)|=|z|pourun z6=0, ilexisteuCdemodule1telquef(z)uz.
D´emonstration.Lafonctiongd´efiniepar:
g(z)=f(z)
zsi0<|z|<1etg(0)=f(0)
estholomorphesurD.Eneet,si
f(z)=
+
X
n=1
anzn
surD,onobtientun d´eveloppementdegens´erie enti`eredezsurDen divisantparz.
Parhypoth`ese,si0<r<1,ona|g(z)|1/rpour toutzC(0,r)doncpour tout
zD(0,r)dapr`esleprincipedu maximum.
Enfaisant tendrervers1,onobtient|g(z)|1,donc|f(z)||z|pour toutzD.Cest
lapremi`erepartiedel’´enonc´e.
Si|f(z)|=|z|pourun z6=0,|g|prend lavaleur1dansD,doncaun maximumlocaldans
D,doncgestconstantedemodule1,encoredapr`esleprincipedu maximum.
4.1.3.Propri´et´edelamoyenne.
Th´eor`eme4.1.10.SoitunouvertdeC,fO()etD(a,r).Lavaleurdefau
centreadudisqueD(a,r)est´egale`a savaleurmoyennesurle cercleC(a,r),etaussisurle
disqueD(a,r).
Lesensdel’´enonc´e estpr´ecis´eparlesformules(28)et (29)ci-dessous.
50 CHAPITRE4.PROPRI´
ET´
ESDESFONCTIONSHOLOMORPHES
D´emonstration.Onobtientlapremi`erepropri´et´e en´ecrivantlaformuledeCauchy(24)pour
z=a:
f(a)=1
2iπZD(a,r)
f(z)
zadz.
Enrevenant`a lad´efinition,onobtient:
(28)f(a)=1
2πZ2π
0
f(a+reit)dt.
Cestlapremi`erepropri´et´e.LavaleurmoyenneM(f,r)defsurledisqueD(a,r)estd´efinie
par:
(29)M(f,r)=1
πr2ZZD(a,r)
f(x+iy)dxdy.
Onobtientladeuxi`emepropri´et´e en´ecrivantl’int´egralepr´ec´edente encoordonn´eespolaires(de
centrea)etenappliquantlapremi`erepropri´et´eauxcerclesC(a,s),0<sr:
M(f,r)=1
πr2Zr
0Z2π
0
f(a+seit)dtsds=1
πr2Zr
0
2πf(a)sds=f(a).
4.2.Fonctionsm´eromorphes
4.2.1.Singularit´esisol´ees.
D´enition4.2.1.Soitun ouvert deCetfO().Un pointisol´edu compl´ementaire
de,i.e.telqu’il existeun disque´epoint´eD(a,r)r{a}contenu dans,estappel´ee une
singularit´eisol´ee def.
Onremarquequedanscettesituation,{a}estaussiun ouvert deC.Parexemple,si
Aestl’ensembledespˆolesdunefractionrationnelleR,chacun de cespˆolesestunesingularit´e
isol´ee deRO(CrA).
SoitaCunesingularit´eisol´ee defO().On ditquelle est:
1.´eliminables’il existeunefonctionˆ
fO({a}) tellequef(z)=ˆ
f(z)pour toutz,
2.polairesiellenestpas´eliminable ets’il existeunefonctionˆgO({a})etun entier
p1,telsquef(z)=ˆg(z)/(za)ppour toutz,
3.essentiellesiellenestni´eliminable,nipolaire.
Onvamontrerquelanaturedunesingularit´eisol´ee selitsimplementsurle comportement
def.Onadabord:
Th´eor`eme4.2.2(Riemann).Soitaunesingularit´eisol´ee defO().Sifestborn´ee
surunvoisinage ´epoint´edea,lasingularit´eaest´eliminable.
D´emonstration.OnsupposedabordquefaunelimiteCquand zaeton prolongef
en unefonctionˆ
f:{a}Cen posantˆ
f(a)=.Ilsagitdemontrerqueˆ
festholomorphe;
leprobl`emeseposeseulementauvoisinagedea.
4.2.FONCTIONSM´
EROMORPHES51
Lafonction d´efinieparz7→ g(z):=(za)ˆ
f(z)estholomorphesur,maiselle estaussi
C-d´erivable ena:g(z)g(a)
za=f(z)
za
ˆ
f(a).
Elle estdoncholomorphesur{a}.Auvoisinagedea,elleaun d´eveloppementdelaforme:
g(z)=(za)
+
X
n=0
an(za)n,
carg(a)=0.En divisantlesdeuxmembresparza,onobtientqueˆ
festanalytiquesur
D(a,r),doncsur{a}.
Dansle casg´en´eral, o`ufestsuppos´ee born´ee auvoisinage´epoint´edea,onappliquele
r´esultatpr´eliminaire`a lafonctiong:Cd´efinieparg(z)=(za)f(z),quitend vers0
quand za.Ontermine commedanslapremi`erepartiedelad´emonstration.
Ona:
Th´eor`eme4.2.3.Unesingularit´eisol´ee adefO()estpolairesietseulementsi :
(30)f(z)
za.
Bienentendu,(30)signiequepour toutR>0, il existeε>0telque|f(z)|>Rsi
0<|za|<ε.
D´emonstration.Onlaisseaulecteurlesoin dev´erierquesiaestunesingularit´epolairede
f,ona(30);cestune cons´equence directedelad´efinition.
R´eciproquement,onsupposequefv´erie(30).En particulier,fnesannulepasauvoisinage
´epoint´edea.Ilexistedoncr>0telquez7→ 1/f(z)estd´efinie etholomorphesurD(a,r)r{a}
et tend vers0quand za.Dapr`esleTh´eor`emedeRiemann,aestunesingularit´e´eliminable
de1/f.IlexistedoncunefonctionuO(D(a,r)) tellequeu(z)=1/f(z)siz6=a.Ona
u(a)=0.Commeunesannulepasen dehorsdea,on peut´ecrireu(z)=(za)pv(z)avec
p1etvO(D(a,r)) sansz´ero.Lafonctiongsurd´efinieparg(z)=(za)pf(z)siz6=aet
g(a)=1/v(a)estholomorphesuretauvoisinagedeacarelle co¨ıncideavec 1/vauvoisinage
dea.Onen d´eduitqueaestunesingularit´epolairedef.
En poussantun peul’argumentpr´ec´edent,onobtientler´esultatplusfort suivant:
Th´eor`eme4.2.4(Casorati-Weierstrass).SiaCestunesingularit´eisol´ee essentielle
defO(),alorspourtoutr>0telqueD(a,r)r{a}soitcontenudans,f(D(a,r)r{a})
estdensedansC.
Unth´eor`emebeaucoup plusfort (etplusdicile`a d´emontrer) dˆu`a Picard pr´eciseque,sous
lesmˆemeshypoth`eses,f(D(a,r)r{a})contient touslesnombrescomplexes,saufpeut-ˆetreun.
D´emonstration.Sif(D(a,r)r{a})nestpasdensedansC, il existeun disqueD(b,s) tel
que
f(D(a,r)r{a})D(b,s)=.
Lafonction
u(z)=1
f(z)b
52 CHAPITRE4.PROPRI´
ET´
ESDESFONCTIONSHOLOMORPHES
estholomorpheetborn´ee surD(a,r)r{a}:
|u(z)|=1
|f(z)b|1
s.
Dapr`esleTh´eor`emedeRiemann,u(z)aunelimitefiniequand zaet:
f(z)=b+1
u(z)
aunelimite,finieouinfinie,quand za.Dapr`eslesr´esultatspr´ec´edents,aestunesingularit´e
´eliminableou polairedef.
4.2.2.Fonctionsm´eromorphes.UnensemblePCestdiscretsitous sespoints sont
isol´esdansP,i.e.si, pour toutaP, il exister>0telqueD(a,r)P={a}.
Lemme4.2.5.SoitunouvertdeCetPunferm´ede.Lespropri´et´es suivantes sont
´equivalentes:
1.Pestdiscret.
2.Pna pasdepointdaccumulationdans.
3.PourtoutcompactKcontenudans,PKestfini.
D´emonstration.Siaestun pointdaccumulation dePdans,aPpuisquePestferm´e
dans;cestdoncun pointdePnonisol´edansP:(1)(2).
SiPnapasdepointdaccumulation dans,etsiK,PKnapasdepointdaccu-
mulation dansK.Maistoutepartieinfiniedun compactaun pointdaccumulation dansce
compact:(2)(3).
Supposons(3).SoitaP.Pour toutD(a,r),PD(a,r)estfini, doncPD(a,r)={a}
sirestassez petit:(3)(1).
D´enition4.2.6.Soitun ouvert deC.Unefonctionm´eromorphefsurestune
fonction d´efinie etholomorphesurun ouvert rP(f) telleque:
1.P(f)estun ensemblediscret,ferm´edans;
2.toutaP(f)estunesingularit´epolairedef.
Les´el´ementsdeP(f)sontlesolesdef.On noteM()l’ensembledesfonctionsm´eromorphes
sur.
Ilesttr`esimportantderemarquerquunefonctionm´eromorphesurnestpasunefonction
sur!
Onappelles´eriedeLaurentenaC,oudezaune«s´erie»delaforme:
+
X
n=
an(za)n,
o`uanC.Las´erie convergepourzCx´esichacunedesdeuxs´eriesP+
n=0an(za)net
P+
n=1an(za)netconvergedanslesensusuel.
Cestauchapitresuivantquenous´etudieronsles s´eriesdeLaurent,maisnousallonsdonner
toutdesuiteune caract´erisationtr`esimportantesdes singularit´esnon-essentielles:
4.2.FONCTIONSM´
EROMORPHES53
Lemme4.2.7.
1)UnefonctionfO(D(a,r)r{a})estm´eromorphesurD(a,r)sietseulementsielleadmet
unevelopementdeLaurentsurD(a,r)r{a}delaforme
f(z)=
+
X
n=p
an(za)navec pZZ .
2)i)Sip0,lasingularit´e est´eliminable etleeveloppementdeLaurentestleeveloppement
deTaylorduprolongementholomorphedelafonctionf.
ii)Sip<0,lepointaestunole.
3)Lafonctionfadmetunesingularit´epolairedordrem1sietseulements’ilexistedes
nombrescomplexesam,...,a1(uniques,avec am6=0)telsquelafonction
D(a,r)r{a}zf(z)X
mi≤−1
ai(za)i
admette enaunesingularit´e´eliminable.
D´enition4.2.8.Dansled´eveloppementdeLaurentdef,
i)lafonctionzP1
n=pan(za)nsappellelapartieprincipale(sip<0); lapartieprincipale
estnullesip0.
ii)LafonctionzP+
n=0an(za)nsappellelapartier´eguli`ere.
D´emonstration.
1)Siaestunesingularit´e´eliminable, lafonctionˆ
fquiestleprolongementparcontinuit´edefen
aestholomorphesurD(a,r).Elleadmetun d´eveloppementens´eriede enti`ereP+
n=0an(za)n
surD(a,r).Celamontrelelemmedansce cas.
2)Lasingularit´eisol´ee aestpolairepourunefonctionfO(D(a,r)r{a})siellenestpas
´eliminable ets’il existeunefonctionˆgO(D(a,r)) etun entierp1,telsqueˆg(a)6=0et
f(z)=ˆg(z)/(za)ppour toutzD(a,r).CommeˆgestholomorphesurD(a,r)elle est´egale
`a lasommedesas´eriedeTaylorena:ˆg(z)=P+
n=0bn(za)n.
DoncsurD(a,r)r{a},
f(z)=
+
X
n=p
bn+p(za)n=
+
X
n=p
an(za)n=
1
X
n=p
an(za)n+
+
X
n=0
an(za)n.
Th´eor`eme4.2.9.SoitunouvertdeC.LensembleM()estnaturellementunanneau
commutatif unitaire.Sideplusestconnexe,cestuncorps.
D´emonstration.Soitfetgdeuxfonctionsm´eromorphes sur.Lesfonctionss:=f+g
etp:=fgsontd´efinies surrP,o`uP=P(f)P(g)estun ferm´edediscret.Soit
aP.Pard´efinition des singularit´esisol´eesau pluspolaires,i.e.polairesou´eliminables, il
existeqINtelqueasoitunesingularit´e´eliminablede(za)qfet (za)qg.Onen d´eduit
queaestunesingularit´e(isol´ee)au pluspolairedesetp.Siaestunesingularit´e´eliminablede
s(respectivementdep),on prolonges(respectivementp)enaparcontinuit´e.Ceci´etantfait
pour toutaP,onobtientdesfonctionsm´eromorphes sur.Lapremi`erepartiedel’´enonc´e
enr´esulteassez imm´ediatement.
54 CHAPITRE4.PROPRI´
ET´
ESDESFONCTIONSHOLOMORPHES
Sideplusestconnexe etfM(),onremarquedabordquerP(f)estaussiun ouvert
connexe(d´emonstration?).Onen d´eduitque,sifnestpaslafonction nulle,fnaquedes
z´erosdordrefinietquel’ensembleZ(f)desesz´erosestdiscret.Lafonction1/f,d´efiniesur
r(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.SifM(),alorsauvoisinagedetoutpointa,fs´ecritcomme
quotientdedeuxfonctionsholomorphes.Enfaitce r´esultatestglobal : siestconnexe,alors
M()=FracO().Ceth´eor`emesera ´etabli dansle coursdeLM368.
Exercice 4.2.11.Montrerquelad´eriv´ee dunefonctionm´eromorphef(d´efinie en dehors
deP(f)) estnaturellementunefonctionm´eromorphe.
SifM()eta,onvoit,parexemple en´ecrivantled´eveloppementdeLaurentdef,
qu’il existepZZ,uniquementd´efini, telque:
(31)f(z)=(za)ph(z)
auvoisinagedeaetqueanesoitniun pˆoleniun z´erodeh.Sip>0,faun z´erodordrepen
a,etsip<0,faun oledordrepena(cestuned´efinition).On ditaussimultiplicit´eau
lieu dordre.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´enition4.2.13.Soitfunefonction holomorpheauvoisinagedeaC.Onappelle
multiplicit´edefenal’ordredeacomme z´erodeff(a).
4.2.3.Leth´eor`emedesr´esidus.
D´enition4.2.14.Soitfunefonction holomorphesurledisque´epoint´eD(a,r)r{a}
tellequefaitun pˆoledordrep1enaetdepartieprincipaleQ(z)=Pp
k=1
ak
(za)k.Le
coecienta1de1
zaestappel´er´esidudefenaetnot´eR´es(f,a)=a1.
On´etend cetted´efinitionauxsingularit´es´eliminablesenconvenantquelapartieprincipale
dunesingularit´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).
4.2.FONCTIONSM´
EROMORPHES55
D´emonstration.Eneetchaquefonctionzak(za)kadmetuneprimitivesik6=1,
donc
Zc
Q(z)dz=0+Zc
a1(za)1dz=a12iπInd(c,a).
Th´eor`eme4.2.16 (Th´eor`emedesr´esiduspourun ouvertconvexe)
Soitunouvertconvexe etP1,...,Pkdespointsdistinctsde.SoitfO(r{P1,...,Pk})
telle que chaquepointPi(1ik)soitauplusunesingularit´epolaire.
Soitcuncheminferm´edansnepassantpasparP1,...,Pk.Alors
Zc
f(z)dz=2iπ
k
X
i=1
R´es(f,Pi)Ind(c,Pi).
D´emonstration.Pour1ik,soitQilapartieprincipaledefenPi.Lafonctionf
(Q1+...+Qn)aunesingularit´e´eliminable enchaquepointPi.Elleseprolonge en unefonction
holomorpheAsurtoutentier.Commeestconvexe, leth´eor`emedeCauchymontreque
0=Zc
A(z)dz=Zc
(f(Q1+...+Qn))(z)dz.
Onappliquealorslelemmepr´ec´edentpourconclure.
Concernantle calculdesr´esidus,eng´en´eral, il sagirade calculerler´esidu en un pointaC
dunefonction delaformef=g/h,o`ugethsontholomorphesauvoisinagedeaeth(a)=0.
Ler´esidu sobtientalorsenfaisantun d´eveloppementlimit´edegethau pointa,`a l’ordre
convenable.Ilyaun cas simplequivautlapeinedˆetreretenu :
Lemme4.2.17.Sigethsontholomorphesauvoisinage dea,sig(a)6=0,etsihaun
z´erosimple ena,alors:
R´es(g
h,a)=g(a)
h(a).
D´emonstration.Eneet,onah(z)=(za)H(z),avec H(a)=h(a)6=0.Do`u:
g(z)
h(z)=g(a)
h(a)
1
za+O(1).
Pourun pˆoledordrem, ler´esidu se calcule enfaisantun d´eveloppementlimit´ede(za)mf(z)
`a l’ordrem1,ouencoreparlaformluledeTaylor:
R´es(f,a)=lim
za
1
(m1)!
zm1
[(za)mf(z)].
56 CHAPITRE4.PROPRI´
ET´
ESDESFONCTIONSHOLOMORPHES
4.2.4.Application`adescalculsd’int´egrales.Laformuledesr´esiduspermetle calcul
dequelquesint´egralesclassiques.Nousillustronslam´ethodesurdesexemples simples,etnous
reviendronsun peu plus syst´ematiquementsurlescalculsd’int´egrales`a l’issuedu chapitre
prochain.
Exemple4.2.18 (Abel).SoientPetQdeuxpolynˆomestelsquedegPdegQ2.
SupposonsquelesracinesdeQsoientsimples.Alors
X
atelqueQ(a)=0
P(a)
Q(a)=0.
Eneet, l’in´egalit´esurlesdegr´esimpliquequ’il existeC>0telque,pour toutRassez grand,
onait,pour toutuC(0,R):
P
Q(u)
C
R2.Ona alors
RC(0,R)
P
Q(u)du
2πRC
R2,donc
lim
R+
ZC(0,R)
P
Q(u)du
=0.Leth´eor`emedesr´esiduspermetde conclure.
ParexemplepourQ(z)=zn1,onobtient1
n
n1
X
k=0
P(e2ikπ
n)e2ikπ
n=0,disdegPn2.Formule
quel’onsaitd´emontrerdirectementsurchaquemonˆome.
Exercice 4.2.19.Calculerl’int´egrale:
I=Z+
P(t)/Q(t)dt,
o`uP,Qsontdeuxpolynˆomes,Qnapasde z´eror´eeletdegQdegP+2.
Solution.PuisqueQnapasde z´eror´eel, lafonctiont7→ P(t)/Q(t)estcontinuesurIR,et
puisquedegQdegP+2,on peutchoisirR>0etC>0telsque:
|z|R|P(z)/Q(z)|C|z|2.
Leshypoth`eses sontdoncleshypoth`esesqu’il fautfairepourqueIsoit,auchoix,uneint´egrale
deLebesguebien d´efinieou uneint´egraledeRiemann g´en´eralis´ee absolumentconvergente.
´
Etantdonn´er>0,onintroduitle chemin:
0tπ,cr(t)=reit,
lesegmentorient´e[r,+r]etlelacetlrobtenu ensuivantlesegment[r,+r]puisl’arccr.
Soit{a1,...,aN}l’ensembledesz´erosdeQetR0>maxk=1,...,N|ak|.On peutsupposerque
a1,...,aM,ontdespartiesimaginaires>0,etaM+1,...,aNdespartiesimaginaires<0.Si
rR0, l’int´egraledeCauchydeP/Qsurlrestbien d´efinie.L’indice deakpar rapport `a lrest
nulsiImak<0,etvaut+1siImak>0.Onen d´eduit:
Zlr
P(z)
Q(z)dz=2iπ
M
X
k=1
R´es(P
Q,ak),
quelquesoitrR0.Dautrepart,ona:
Zlr
P(z)
Q(z)dz=Z+r
r
P(t)
Q(t)dt+Zcr
P(z)
Q(z)dz.
1 / 7 100%

chapitre 4 propriétés fondamentales des fonctions - IMJ-PRG

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