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⌕2026/8/31
概念

柯西积分定理

单连通区域内全纯函数的闭围道积分为零,柯西积分公式进一步给出函数值由边界值决定。

所属主题:复分析 ↗
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当前概念

柯西积分定理复分析

01定义

单连通区域内全纯函数的闭围道积分为零;柯西积分公式更进一步:函数在内部任一点的值由边界积分完全决定。全纯函数的「刚性」与平均值性质都从这里流出。
z₀ γ f 在内部全纯 f(z₀) = (1/2πi) ∮_γ f(z)/(z−z₀) dz 内部值 = 边界值的积分——全纯函数由边界决定
柯西积分公式:内部取值由围道积分给出

02核心要点

01

定理与公式

闭围道积分 ∮f dz=0\oint f\,dz=0(单连通);积分公式把 f(z0)f(z_0) 写成边界积分——由此推出无穷可微与各阶导数公式。

02

惊人推论

全纯 ⇒\Rightarrow 解析(无穷可微且等于泰勒级数);刘维尔定理(有界整函数必常数);代数学基本定理的复分析证明。

03

平均值性质

f(z0)=12π∫02πf(z0+reiθ)dθf(z_0)=\frac{1}{2\pi}\int_0^{2\pi}f(z_0+re^{i\theta})d\theta:中心值等于圆周平均——调和函数共享此性质,极值原理的源头。

03关键公式

∮γf dz=0,f(z0)=12πi∮γf(z)z−z0 dz\oint_\gamma f\,dz=0,\quad f(z_0)=\frac{1}{2\pi i}\oint_\gamma\frac{f(z)}{z-z_0}\,dz

04历史沿革

柯西 1825 年向科学院提交积分定理手稿(1846 年才正式发表);黎曼以拓扑观点重新阐述;古尔萨去除可导连续性假设给出最简证明。

05应用与延伸

实积分的围道计算、解析函数的数值重构、弹性力学与流体的复势积分——「边界决定内部」是分析学的核心范式。

06交互演示

柯西积分定理:闭曲线积分 = 0无奇点区域内任意闭曲线积分为 0;包围奇点时 = 2πi·Res

07相关概念