函数$f(z)=\frac{e^{\frac{1}{z}}}{z-z^2}$在z=0处的留数计算及结果验证问题
函数$f(z)=\frac{e{\frac{1}{z}}}{z-z2}$在$z=0$处的留数计算及结果验证问题
我最近在计算函数$f(z)=\frac{e{\frac{1}{z}}}{z-z2}$在$z=0$处的留数,整理了自己的计算思路,想和大家交流一下:
首先我把函数做了拆分变形:
$$\frac{e{\frac{1}{z}}}{z-z2} = \frac{e^{\frac{1}{z}}}{z}\cdot\frac{1}{1-z}$$
接着分别展开两个部分的级数:
- $e{\frac{1}{z}}$的洛朗级数为$1+\frac{1}{z}+\frac{(\frac{1}{z})2}{2!}+ \dots$,因此$\frac{e{\frac{1}{z}}}{z}$的洛朗级数就是$\frac{1}{z}+\frac{1}{z2}+\frac{1}{2!\cdot z^3}+ \dots$
- $\frac{1}{1-z}$的幂级数展开是$1+z+z^2 + \dots$(这个展开在$|z|<1$的区域成立,刚好覆盖$z=0$的去心邻域)
接下来把这两个级数相乘,留数对应的是展开式中$\frac{1}{z}$项的系数。仔细计算这个系数的话,是两个级数对应项相乘后能凑出$\frac{1}{z}$的所有项的系数之和:
- $\frac{1}{z}$乘以1,得到$\frac{1}{z}$,对应系数为$\frac{1}{0!}$
- $\frac{1}{z^2}$乘以$z$,得到$\frac{1}{z}$,对应系数为$\frac{1}{1!}$
- $\frac{1}{2!\cdot z3}$乘以$z2$,得到$\frac{1}{z}$,对应系数为$\frac{1}{2!}$
- 以此类推,所有这些系数相加的结果就是$\frac{1}{0!}+\frac{1}{1!}+\frac{1}{2!}+ \dots$,这个无穷级数的和就是自然常数$e$,所以我得出结论:$\operatorname{Res}(0,f)=e$。
之后我尝试用工具验证这个结果,但没能得到有效的输出反馈。
备注:内容来源于stack exchange,提问作者J P
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