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Stefan Kebekus
2025-10-21 13:56:14 +02:00
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@@ -302,7 +302,7 @@ zwischen Differenzierbarkeit und komplexer Differenzierbarkeit wissen.
\end{enumerate}
\end{satz}
\begin{proof}
Es ist lediglich die Implikation \ref{il:2-3-5-4} $\Leftrightarrow$
Es ist lediglich die Implikation \ref{il:2-3-5-4} $$
\ref{il:2-3-5-2} interessant. Betrachte dazu die Ableitungsmatrix von $f$ wie
in Erinnerung~\ref{eri:2-2-1} und vergleiche die Cauchy-Riemann Gleichungen
\eqref{eq:2-2-2-1} mit Erinnerung~\ref{eri:2-3-2}.

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