Trivia
This commit is contained in:
@@ -302,7 +302,7 @@ zwischen Differenzierbarkeit und komplexer Differenzierbarkeit wissen.
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\end{enumerate}
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\end{enumerate}
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\end{satz}
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\end{satz}
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\begin{proof}
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\begin{proof}
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Es ist lediglich die Implikation \ref{il:2-3-5-4} $\Leftrightarrow$
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Es ist lediglich die Implikation \ref{il:2-3-5-4} $⇔$
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\ref{il:2-3-5-2} interessant. Betrachte dazu die Ableitungsmatrix von $f$ wie
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\ref{il:2-3-5-2} interessant. Betrachte dazu die Ableitungsmatrix von $f$ wie
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in Erinnerung~\ref{eri:2-2-1} und vergleiche die Cauchy-Riemann Gleichungen
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in Erinnerung~\ref{eri:2-2-1} und vergleiche die Cauchy-Riemann Gleichungen
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\eqref{eq:2-2-2-1} mit Erinnerung~\ref{eri:2-3-2}.
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\eqref{eq:2-2-2-1} mit Erinnerung~\ref{eri:2-3-2}.
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@@ -62,7 +62,7 @@ Stammfunktion habe.
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\begin{definition}[Stammfunktionen]\label{def:3-1-5}%
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\begin{definition}[Stammfunktionen]\label{def:3-1-5}%
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Sei $f: [a,b] → V$ stetig. Eine Abbildung $F: [a,b] → V$ heißt
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Sei $f: [a,b] → V$ stetig. Eine Abbildung $F: [a,b] → V$ heißt
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Stammfunktion\index{Stammfunktion!von Funktion auf $\bR$} von $f$, falls $F$
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Stammfunktion\index{Stammfunktion!von Funktion auf $ℝ$} von $f$, falls $F$
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differenzierbar ist und die Gleichung $F' = f$ gilt.
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differenzierbar ist und die Gleichung $F' = f$ gilt.
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\end{definition}
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\end{definition}
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@@ -246,7 +246,7 @@ diese Begriffe nicht verwechseln!
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\begin{definition}[Stammfunktion]\label{def:3-3-1}%
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\begin{definition}[Stammfunktion]\label{def:3-3-1}%
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Sei $U ⊂ ℂ$ offen und $f: U → ℂ$ stetig. Eine holomorphe Funktion $F: U → ℂ$
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Sei $U ⊂ ℂ$ offen und $f: U → ℂ$ stetig. Eine holomorphe Funktion $F: U → ℂ$
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heißt \emph{komplexe Stammfunktion}\index{Stammfunktion!von Abbildung auf
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heißt \emph{komplexe Stammfunktion}\index{Stammfunktion!von Abbildung auf
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$\bC$} von $f$, wenn $F' = f$ ist.
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$ℂ$} von $f$, wenn $F' = f$ ist.
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\end{definition}
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\end{definition}
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Wir haben zwei Begriffe von Stammfunktionen: Definition~\ref{def:3-1-5} für
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Wir haben zwei Begriffe von Stammfunktionen: Definition~\ref{def:3-1-5} für
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@@ -16,8 +16,8 @@ uns an zwei elementare Fakten der Analysis und Topologie.
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\begin{enumerate}
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\begin{enumerate}
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\item Die Bildmenge $γ(K) ⊂ U$ ist kompakt.
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\item Die Bildmenge $γ(K) ⊂ U$ ist kompakt.
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\item Es gibt endlich viele Kreisscheiben $Δ_1, …, Δ_n$ in $U$,
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\item Es gibt endlich viele Kreisscheiben $Δ_1, …, Δ_n$ in $U$, die die
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die die Bildmenge $γ(K)$ überdecken. In Formelsprache:
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Bildmenge $γ(K)$ überdecken. In Formelsprache:
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\[
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\[
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γ(K) ⊆ ∪_{j=1}^n Δ_j ⊆ U.
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γ(K) ⊆ ∪_{j=1}^n Δ_j ⊆ U.
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@@ -177,7 +177,7 @@ $γ_0$ und $γ_1$ interpoliert.
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zusammenhängend ist. Halten Sie durch! Der Integralsatz von Cauchy wird uns
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zusammenhängend ist. Halten Sie durch! Der Integralsatz von Cauchy wird uns
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aber bald ein solches Kriterium liefern und wir werden in
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aber bald ein solches Kriterium liefern und wir werden in
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Beispiel~\vref{bsp:4-3-3} die (anschaulich vielleicht völlig einsichtige)
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Beispiel~\vref{bsp:4-3-3} die (anschaulich vielleicht völlig einsichtige)
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Behauptung zeigen, dass $\bC^*$ nicht einfach zusammenhängend ist.
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Behauptung zeigen, dass $ℂ^*$ nicht einfach zusammenhängend ist.
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\end{bemerkung}
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\end{bemerkung}
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@@ -192,8 +192,7 @@ dies präzise dar.
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\begin{satz}[Homotopieinvarianz von Wegintegralen]
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\begin{satz}[Homotopieinvarianz von Wegintegralen]
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Es sei $U ⊂ ℂ$ offen und es sei $f : U → ℂ$ holomorph. Weiter seien $γ_0, γ_1
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Es sei $U ⊂ ℂ$ offen und es sei $f : U → ℂ$ holomorph. Weiter seien $γ_0, γ_1
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: [a, b] → U$ zwei stetige Wege mit $γ_0(a) = γ_1(a)$ und $γ_0(b) = γ_1(b)$.
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: [a, b] → U$ zwei stetige Wege mit $γ_0(a) = γ_1(a)$ und $γ_0(b) = γ_1(b)$.
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Wenn $\gamma_0$ und $\gamma_1$ zueinander homotop sind, dann gilt die
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Wenn $γ_0$ und $γ_1$ zueinander homotop sind, dann gilt die Gleichheit
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Gleichheit
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\begin{equation}\label{eq:4-3-1-1}
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\begin{equation}\label{eq:4-3-1-1}
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\int_{γ_0} f(z) \, dz = \int_{γ_1} f(z) \, dz.
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\int_{γ_0} f(z) \, dz = \int_{γ_1} f(z) \, dz.
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\end{equation}
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\end{equation}
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@@ -205,32 +204,32 @@ dies präzise dar.
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\]
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\]
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eine Homotopie zwischen den Wegen $γ_0$ und $γ_1$. Weil die Menge $[a, b] ⨯
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eine Homotopie zwischen den Wegen $γ_0$ und $γ_1$. Weil die Menge $[a, b] ⨯
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[0, 1]$ kompakt ist, können wir nach Erinnerung~\ref{eri:3-4-1} die Bildmenge
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[0, 1]$ kompakt ist, können wir nach Erinnerung~\ref{eri:3-4-1} die Bildmenge
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$γ([a, b] ⨯ [0, 1]) ⊂ U$ ist kompakt mit endlich viele Kreisscheiben $Δ_1, …,
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$γ\bigl([a, b] ⨯ [0, 1]\bigr) ⊂ U$ ist kompakt mit endlich viele Kreisscheiben $Δ_1, …,
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Δ_n$ aus $U$ überdecken. Weiter können wir eine Unterteilung der Intervalle
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Δ_n$ aus $U$ überdecken. Weiter können wir eine Unterteilung der Intervalle
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finden,
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finden,
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\begin{align*}
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\begin{align*}
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a & = t_0 < t_1 < t_2 < … < t_m = b && \text{von } [a, b], \\
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a & = t_0 < t_1 < t_2 < … < t_m = b && \text{von } [a, b], \\
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0 & = s_0 < s_1 < s_2 < … < s_k = 1 && \text{von } [0, 1],
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0 & = s_0 < s_1 < s_2 < … < s_k = 1 && \text{von } [0, 1],
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\end{align*}
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\end{align*}
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sodass für alle Indizes $0 ≤ j < m$ und $0 ≤ l < k$ die Bildmenge $Γ([t_j,
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sodass für alle Indizes $0 ≤ j < m$ und $0 ≤ l < k$ die Bildmenge
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t_{j+1}] ⨯ [s_l, s_{l+1}])$ ganz in einer der Kreisscheiben $Δ_1, …, Δ_n$
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$Γ\bigl([t_j, t_{j+1}] ⨯ [s_l, s_{l+1}]\bigr)$ ganz in einer der Kreisscheiben
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liegt. Als Nächstes wenden wir Satz~\ref{satz:3-3-11} an und wählen für jede
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$Δ_1, …, Δ_n$ liegt. Als Nächstes wenden wir Satz~\ref{satz:3-3-11} an und
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Kreisscheibe $Δ_i$ eine Stammfunktion $F_i: Δ_i → ℂ$ von $f|_{\Delta_i}$. Nach
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wählen für jede Kreisscheibe $Δ_i$ eine Stammfunktion $F_i: Δ_i → ℂ$ von
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Konsequenz~\ref{kons:3-3-3} gilt dann für jeden der in
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$f|_{Δ_i}$. Nach Konsequenz~\ref{kons:3-3-3} gilt dann für jeden der in
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Abbildung~\ref{fig:4-3-1-1} eingezeichneten (geschlossenen!) Wege
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Abbildung~\ref{fig:4-3-1-1} eingezeichneten (geschlossenen!) Wege $β_{i,j}$
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$\beta_{i,j}$ die Gleichung
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die Gleichung
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\int_{\beta_{j,l}} f(z) \, dz = 0.
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\int_{β_{j,l}} f(z) \, dz = 0.
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Gleichung~\eqref{eq:4-3-1-1} folgt nun durch Addition über alle Indizes $i$
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Gleichung~\eqref{eq:4-3-1-1} folgt nun durch Addition über alle Indizes $i$
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und $j$.
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und $j$. Man beachte dabei, dass sich Wegeintegrale über entgegengesetzt
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orientierte Wege aufheben.
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\begin{figure}
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\begin{figure}
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\begin{center}
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\begin{center}
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\includegraphics[width=13cm]{04-homotopie-2.png}
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\includegraphics[width=13cm]{04-homotopie-2.png}
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\end{center}
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\end{center}
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\caption{Die geschlossenen Wege $\beta_{j,l}$ in der Homotopie
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\caption{Die geschlossenen Wege $β_{j,l}$ in der Homotopie $Γ: [a,b] ⨯ [0,1] → U$.}
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$Γ: [a,b] ⨯ [0,1] → U$.}
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\label{fig:4-3-1-1}
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\label{fig:4-3-1-1}
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\end{figure}
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\end{figure}
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\end{proof}
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\end{proof}
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@@ -239,23 +238,24 @@ dies präzise dar.
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Es sei $U ⊂ ℂ$ offen und es sei $f : U → ℂ$ holomorph. Weiter seien $γ : [a,
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Es sei $U ⊂ ℂ$ offen und es sei $f : U → ℂ$ holomorph. Weiter seien $γ : [a,
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b] → U$ ein zusammenziehbarer, stetiger Weg. Dann ist
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b] → U$ ein zusammenziehbarer, stetiger Weg. Dann ist
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\[
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\int_{\gamma} f(z) \, dz = 0.
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\int_{γ} f(z) \, dz = 0.
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\end{kor}
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\end{kor}
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\begin{bsp}[Die Menge $\bC^*$ ist nicht einfach zusammenhängend]\label{bsp:4-3-3}%
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\begin{bsp}[Die Menge $ℂ^*$ ist nicht einfach zusammenhängend]\label{bsp:4-3-3}%
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Wir betrachten die offene Menge $U := \bC^* = \bC \setminus \{0\}$ und die
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Wir betrachten die offene Menge $U := ℂ^* = ℂ ∖ \{0\}$ und die
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holomorphe Funktion $f: U → \bC$, $f(z) := 1/z$. Weiter betrachten wir den
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holomorphe Funktion $f: U → ℂ$, $z ↦ 1/z$. Weiter betrachten wir den
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geschlossenen Weg
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geschlossenen Kreisweg
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γ: [0, 1] → U, \quad t ↦ e^{2πi t}.
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γ: [0, 1] → U, \quad t ↦ e^{2πi t}.
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Wir haben haben in Beispiel~\vref{bsp:3-2-2} aber bereits ausgerechnet, dass
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Wir haben haben in Beispiel~\vref{bsp:3-2-2} aber bereits ausgerechnet, dass
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das Wegintegral gleich
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\int_γ \frac{1}{z} \, dz = 2πi
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\int_γ \frac{1}{z} \, dz = 2πi
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ist. Nach dem Integralsatz von Cauchy ist der Weg $γ$ also nicht
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ist. Nach dem Integralsatz von Cauchy ist der Weg $γ$ also nicht
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zusammenziehbar. Wir haben damit gezeigt, dass die Menge $\bC^*$ nicht einfach
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zusammenziehbar. Wir haben damit gezeigt, dass die Menge $ℂ^*$ nicht einfach
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zusammenhängend ist.
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zusammenhängend ist.
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\end{bsp}
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\end{bsp}
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Reference in New Issue
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