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@@ -258,4 +258,91 @@ Wir bewiesen Satz~\ref{satz:12-2-1} in mehreren Schritten.
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Damit ist die Zahl $n$ eindeutig bestimmt.
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\end{proof}
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\section{Das Residuum}
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\begin{definition}[Residuensatz]\label{def:12-3-1}%
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Es sei $f \in \sO(U \setminus p)$ und es sei $R > 0$, sodass
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$\overline{K_{0,R}(p)} \subset U$ ist. Der Koeffizient von $(z-p)^{-1}$ in
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der Laurententwicklung von $f$ auf $K_{0,R}(p)$ wird
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\emph{Residuum}\index{Residuum} von $f$ in $p$ genannt. Die Bezeichnung
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$\Res_p(f)$ ist üblich.
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\end{definition}
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\begin{bsp}[Hebbare Singularität]
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Wenn $f$ in $p$ eine hebbare Singularität hat, dann ist $\Res_p(f) = 0$.
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\end{bsp}
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\begin{bsp}[Polstelle]
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Es sei $U = \bC$, $p = 0$ und $f(z) = \frac{1}{z}$. Dann ist $\Res_p(f) = 1$.
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\end{bsp}
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\begin{bsp}[Polstelle]
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Es sei $U = \bC^*$, $p \ne 0$ und $f(z) = \frac{1}{z}$. Dann ist $\Res_p(f) =
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0$.
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\end{bsp}
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\begin{erinnerung}
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In der Situation von Definition~\ref{def:12-3-1} ist
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\[
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\Res_p(f) = \frac{1}{2\pi i} \int_{\partial K_R(p)} f(z) \, dz.
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\]
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\end{erinnerung}
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\section{Der Residuensatz}
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\begin{satz}[Residuensatz]\label{satz:12-3-2}%
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Es sei $U \subset \bC$ offen, es sei $P \subset U$ eine endliche Teilmenge,
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und $f \in \sO(U \setminus P)$. Sei weiter $\gamma: [a,b] \to U \setminus P$
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ein geschlossener und stetiger Weg, der in $U$ zusammenziehbar ist. Dann gilt:
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\[
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\int_\gamma f(z) \, dz = 2\pi i \cdot \sum_{p \in P} \Um(\gamma, p) \cdot \Res_p(f).
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\]
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\end{satz}
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\begin{proof}[Beweis]
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Betrachte zunächst einen Punkt $p \in P$. Entwickle $f$ in eine Laurentreihe
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in $p$:
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\[
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f(z) = \sum_{k=-\infty}^\infty c_k \cdot (z-p)^k
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\]
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und definiere
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\[
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h_p(z) := \sum_{k=-\infty}^{-2} c_k \cdot (z-p)^k.
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\]
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Die Funktion $h_p$ hat folgende Eigenschaften.
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\begin{enumerate}
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\item Nach Fakt~\ref{fakt:10-3-1} definiert die Reihe $h_p$ eine auf ganz
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$\bC \setminus \{p\}$ holomorphe Funktion.
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\item Die Reihe
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\[
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\sum_{k=-\infty}^{-2} c_k \cdot \frac{(z-p)^{k+1}}{k+1}
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\]
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definiert eine auf ganz $\bC \setminus \{p\}$ holomorphe Stammfunktion von
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$h_p$.
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\item Die auf $U \setminus P$ definierte Funktion
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\[
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f(z) - h_p(z) - \Res_p(f) \cdot (z-p)^{-1} = \sum_{k=0}^\infty c_k \cdot (z-p)^k
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\]
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hat in $p$ eine hebbare Singularität!
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\end{enumerate}
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Das machen wir jetzt für alle $p \in P$ und erhalten: Die Funktion
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\[
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g(z) := f(z) - \sum_{p \in P} h_p(z) - \sum_{p \in P} \Res_p(f) \cdot (z-p)^{-1}
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\]
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hat in allen Punkte $p \in P$ hebbare Singularitäten. Da die Kurve $\gamma$ in $U$ zusammenziehbar ist, folgt aus dem
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Cauchy-Integralsatz
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\[
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\int_\gamma g(z) \, dz = 0.
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\]
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Also ist
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\[
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\int_\gamma f(z) \, dz = \sum_{p \in P} \underbrace{\int_\gamma h_p(z) \, dz}_{=0\text{, weil Stammfkt.~existiert}}
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+ \sum_{p \in P} \underbrace{\int_\gamma \frac{\Res_p(f)}{z-p} \, dz}_{= 2\pi i \cdot \Um(\gamma, p) \cdot \Res_p(f)}.
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\]
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Damit ist der Satz bewiesen.
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\end{proof}
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% !TEX root = Funktionentheorie
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