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Capítulo 4 Integración 4.1. Definición y propiedades Definición 36 Un camino o curva regular es una función con derivada continua y no nula. γ : [a, b] → C Definición 37 Un cambio de parámetro es una función g : [α, β] → [a, b] que es biyectiva y con derivada continua tal que g(α) = a y g(β) = b Ejemplo 38 1) γ(t) = (1 − t)p + tq, 0 ≤ t ≤ 1 γ ′ (t) = q − p describe una recta desde el punto p al punto q 2) γ(t) = z0 + Re it , t ∈ [0, 2π] describe una circunferencia de centro z0 y radio R 3) γ(t) = (a cos(t), b sin(t)), t ∈ [0, 2π] describe una elipse 4) γ(t) = (a cosh(t), b sinh(t)) describe una hipérbola 5) γ(t) = a + b cos(t), t ∈ [a, b] describe una cardioide Definición 39 Sea f : Ω ⊆ C → C, se define b f(z)dz = f(γ(t))γ ′ (t)dt donde γ : [a, b] → Ω es un camino regular γ a 24
4.2. FORMULA DE CAUCHY 25 Proposición 40 Si existe F tal que F ′ = f, entonces f(z)dz = F (γ(b)) − F (γ(a)) Demostración. Tenemos que f(z)dz = γ γ b a f(γ(t))γ ′ (t)dt = F (γ(b)) − F (γ(a)) Corolario 41 Si existe F tal que F ′ = f y γ es una curva cerrada, entonces f(z)dz = 0 4.2. Formula de Cauchy γ Teorema 42 (De Green) Sea Ω un dominio abierto y conexo, cuya frontera es regular, entonces (P dx + Qdy) = ( ∂Q ∂P − ∂x ∂y ) γ=∂Ω En notación compleja el Teorema de Green puede ser expresado como γ ∂f f(z)dz = 2i Ω ∂z dxdy Proposición 43 (Fórmula de Cauchy) Sea f analítica en Ω con frontera regular, entonces f(z) dz = 2πif(z0); z0 ∈ Ω ∂Ω z − z0 1 Ejemplo 44 1) dw donde γ es la región de la figura γ z2 − 1 Podemos escribir la integral como 1 dz = (z − 1)(z + 1) γ Ω γ f(z) z + 1
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4.2. FORMULA DE CAUCHY 25<br />
Proposición 40 Si existe F tal que F ′ = f, entonces<br />
<br />
f(z)dz = F (γ(b)) − F (γ(a))<br />
Demostración. Tenemos que<br />
<br />
f(z)dz =<br />
γ<br />
γ<br />
b<br />
a<br />
f(γ(t))γ ′ (t)dt<br />
= F (γ(b)) − F (γ(a))<br />
Corolario 41 Si existe F tal que F ′ = f y γ es una curva cerrada, entonces<br />
<br />
f(z)dz = 0<br />
4.2. Formula <strong>de</strong> Cauchy<br />
γ<br />
Teorema 42 (De Green) Sea Ω un dominio abierto y conexo, cuya frontera es<br />
regular, entonces<br />
<br />
<br />
(P dx + Qdy) = ( ∂Q ∂P<br />
−<br />
∂x ∂y )<br />
γ=∂Ω<br />
En notación compleja el Teorema <strong>de</strong> Green pue<strong>de</strong> ser expresado como<br />
<br />
γ<br />
<br />
∂f<br />
f(z)dz = 2i<br />
Ω ∂z dxdy<br />
Proposición 43 (Fórmula <strong>de</strong> Cauchy) Sea f analítica en Ω con frontera regular,<br />
entonces<br />
<br />
f(z)<br />
dz = 2πif(z0); z0 ∈ Ω<br />
∂Ω z − z0<br />
<br />
1<br />
Ejemplo 44 1) dw don<strong>de</strong> γ es la región <strong>de</strong> la figura<br />
γ z2 − 1<br />
Po<strong>de</strong>mos escribir la integral como<br />
<br />
<br />
1<br />
dz =<br />
(z − 1)(z + 1)<br />
γ<br />
Ω<br />
γ<br />
f(z)<br />
z + 1