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演習

2026年10月15日1分で読めますAI生成教科書『基礎理論』第2章 複素積分と Cauchy の定理

AI 生成・木下が未勉強

応用数学入門 第2章 §2.2 ★★★ 分母の次数が上がると微分が入る(高階公式)

例題 2.1(Cauchy の積分公式の適用 ★★★)

オリジナル∮∣z∣=2ezz−1 ⁣dz\displaystyle\oint_{\left\vert z\right\vert =2}\frac{\mathrm{e}^z}{z-1}\mathop{}\!\mathrm{d} z と∮∣z∣=2ez(z−1)2 ⁣dz\displaystyle\oint_{\left\vert z\right\vert =2}\frac{\mathrm{e}^z}{(z-1)^2}\mathop{}\!\mathrm{d} z を求めよ。

解答

ez\mathrm{e}^z は整関数で、z=1z=1 は ∣z∣=2\left\vert z\right\vert =2 の内部。積分公式より

∮ezz−1 ⁣dz=2πi ez∣z=1=2πi e.\oint\frac{\mathrm{e}^z}{z-1}\mathop{}\!\mathrm{d} z=2\pi\mathrm{i}\,\mathrm{e}^{z}\big|_{z=1}=2\pi\mathrm{i}\,\mathrm{e}.

二階の方は f(1)f^{(1)} の公式(n=1n=1):

∮ez(z−1)2 ⁣dz=2πi1! ⁣d ⁣dzez∣z=1=2πi e.\oint\frac{\mathrm{e}^z}{(z-1)^2}\mathop{}\!\mathrm{d} z=\frac{2\pi\mathrm{i}}{1!}\frac{\mathop{}\!\mathrm{d}}{\mathop{}\!\mathrm{d} z}\mathrm{e}^z\Big|_{z=1}=2\pi\mathrm{i}\,\mathrm{e}.

どちらも 2πi e2\pi\mathrm{i}\,\mathrm{e}。分母の次数が上がると微分が入るのがポイントである。

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