数学において、オーギュスタン=ルイ・コーシー にちなんで名付けられたコーシーの積分公式は、 複素解析 における中心的な主張である。この公式は、円板上に定義された正則関数は 円板 の境界上の値によって完全に決定されるという事実を表現し、正則関数のすべての導関数の積分公式を与える。コーシーの公式は、複素解析において「微分は積分と等価」であることを示す。つまり、複素微分は積分と同様に、一様極限下では良好に動作するが、これは 実解析 では成り立たない。
定理 U を 複素平面 C の開部分 集合とし、閉円板Dが U に完全に含まれると する。f : U → C を 正則関数 とし、γ を 反時計回りに 向いた円で D の境界 を形成するものとする。すると、 D の 内部に ある任意のa に対して、 D = { z ∈ C : | z − z 0 | ≤ r } {\displaystyle D={\bigl \{}z\in \mathbb {C} :|z-z_{0}|\leq r{\bigr \}}} f ( 1つの ) = 1 2 π 私 ∮ γ f ( z ) z − 1つの d z 。 {\displaystyle f(a)={\frac {1}{2\pi i}}\oint _{\gamma }{\frac {f(z)}{za}}\,dz.\,}
この命題の証明にはコーシーの積分定理 が用いられており、その定理と同様に、f が複素微分可能 であることのみが要求されます。 は変数 の 冪級数 として展開できるため、正則関数は解析的 、つまり 収束冪級数として展開できます。特に、f は実際には無限微分可能であり、 1 z − 1つの {\textstyle {\frac {1}{za}}} 1つの {\displaystyle a} 1 z − 1つの = 1 + 1つの z + ( 1つの z ) 2 + ⋯ z 、 {\displaystyle {\frac {1}{za}}={\frac {1+{\frac {a}{z}}+\left({\frac {a}{z}}\right)^{2}+\cdots }{z}},} f ( n ) ( 1つの ) = n ! 2 π 私 ∮ γ f ( z ) ( z − 1つの ) n + 1 d z 。 {\displaystyle f^{(n)}(a)={\frac {n!}{2\pi i}}\oint _{\gamma }{\frac {f(z)}{\left(za\right)^{n+1}}}\,dz.}
この式はコーシーの微分公式 と呼ばれることもあります。
上記の定理は一般化できる。円γは、 U 内の任意の閉曲線( a の周りの屈曲数 が1である曲線)に置き換えることができる。さらに、コーシーの積分定理と同様に、 f が 経路で囲まれた開領域において正則であり、その閉包 上 で連続であることを条件とすれば十分である。
境界上のすべての連続関数を使用して、境界内で与えられた境界関数に適合する関数を生成できるわけではないことに注意してください。たとえば、 | z | = 1 で定義された関数 f ( z ) = 1 z {\displaystyle \textstyle f(z)={\frac {1}{z}}} をコーシーの積分公式に代入すると、円内のすべての点で 0 になります。実際、正則関数の境界上の実部を与えるだけで、虚定数までの 関数を決定するのに十分です。つまり、定数の追加まで、境界上には与えられた実部に対応する虚部が 1 つだけあります。境界上の実部から正則関数を構築するには、メビウス変換 とスティルチェスの反転公式 の組み合わせを使用できます。たとえば、関数f ( z ) = i − iz の 実部はRe f ( z ) = Im z です。単位円上では、これは と 書くことができます。メビウス変換とスティルチェスの公式を使用して、円内の関数を構築します。 項は寄与せず、関数− iz が求められます。これは境界上の実部を正しく持ち、対応する虚部も与えますが、定数i だけずれています。 1 2 ( 私 z − 私 z ) {\displaystyle \textstyle {\frac {1}{2}}\left({\frac {i}{z}}-iz\right)} 私 z {\displaystyle \textstyle {\frac {i}{z}}}
証明スケッチ コーシーの積分定理 を用いると、 C (または閉じた可整曲線)上の積分は、a の 周りの任意の小さい円上の同じ積分に等しいことが示せます。f ( z )は連続なので、 f ( z )がf ( a ) に任意に近くなるような小さい円を選ぶことができます。一方、 a を中心とする 任意の円C 上の積分は、パラメータ化(置換積分 )z ( t ) = a + εe it によって直接計算できます。ここで、 0 ≤ t ≤ 2π で あり、ε は円の半径です。 ∮ C 1 z − 1つの d z = 2 π 私 、 {\displaystyle \oint _{C}{\frac {1}{za}}\,dz=2\pi i,}
ε → 0 とすると、望ましい推定値が得られる。 | 1 2 π 私 ∮ C f ( z ) z − 1つの d z − f ( 1つの ) | = | 1 2 π 私 ∮ C f ( z ) − f ( 1つの ) z − 1つの d z | = | 1 2 π 私 ∫ 0 2 π ( f ( z ( t ) ) − f ( 1つの ) ε e 私 t ⋅ ε e 私 t 私 ) d t | ≤ 1 2 π ∫ 0 2 π | f ( z ( t ) ) − f ( 1つの ) | ε ε d t ≤ 最大 | z − 1つの | = ε | f ( z ) − f ( 1つの ) | → ε → 0 0。 {\displaystyle {\begin{aligned}\left|{\frac {1}{2\pi i}}\oint _{C}{\frac {f(z)}{z-a}}\,dz-f(a)\right|&=\left|{\frac {1}{2\pi i}}\oint _{C}{\frac {f(z)-f(a)}{z-a}}\,dz\right|\\[1ex]&=\left|{\frac {1}{2\pi i}}\int _{0}^{2\pi }\left({\frac {f{\bigl (}z(t){\bigr )}-f(a)}{\varepsilon e^{it}}}\cdot \varepsilon e^{it}i\right)\,dt\right|\\[1ex]&\leq {\frac {1}{2\pi }}\int _{0}^{2\pi }{\frac {\left|f{\bigl (}z(t){\bigr )}-f(a)\right|}{\varepsilon }}\,\varepsilon \,dt\\[1ex]&\leq \max _{|z-a|=\varepsilon }\left|f(z)-f(a)\right|~~{\xrightarrow[{\varepsilon \to 0}]{}}~~0.\end{aligned}}}
例 関数g ( z ) の実部の表面 = z 2 / z 2 + 2 z + 2 およびその特異点、およびテキストで説明されている輪郭。 と し、C を | z | = 2 (半径 2 の円) で表された輪郭とします。g ( z ) = z 2 z 2 + 2 z + 2 , {\displaystyle g(z)={\frac {z^{2}}{z^{2}+2z+2}},}
等高線Cの周りの g ( z ) の積分を求めるには、 g ( z ) の特異点を知る必要があります。gは 次のように 書き直せることに注意してください。 ここで、z 1 = − 1 + i 、z 2 = − 1 − i です。 g ( z ) = z 2 ( z − z 1 ) ( z − z 2 ) {\displaystyle g(z)={\frac {z^{2}}{(z-z_{1})(z-z_{2})}}}
したがって、g は z 1 とz 2 に極を持つ。これらの点のモジュライは 2 未満であるため、積分曲線の内側に位置する。この積分は、コーシー・グルサ定理によって2つの小さな積分に分割できる。つまり、積分曲線の周りの積分は、各極を囲む小さな円である z 1 とz 2 の 周りの積分の和として表すことができる。これらの積分曲線を、 z 1 周りの積分曲線 C 1 と、z 2 周りの積分曲線C 2 と呼ぶ。
さて、これらの小さな積分はそれぞれコーシーの積分公式で評価できますが、まず定理を適用するために書き直す必要があります。C 1 の周りの積分については、 f 1 ( z ) = ( z − z 1 ) g ( z ) と定義します。 これ は 解析 的 です ( 積分路 に はもう 一方の 特異 点が含まれていないため)。 f 1 を 次 のように 簡略化できます。f 1 ( z ) = z 2 z − z 2 {\displaystyle f_{1}(z)={\frac {z^{2}}{z-z_{2}}}} g ( z ) = f 1 ( z ) z − z 1 . {\displaystyle g(z)={\frac {f_{1}(z)}{z-z_{1}}}.}
コーシーの積分公式によれば、 次のように積分を評価できます。 ∮ C f 1 ( z ) z − a d z = 2 π i ⋅ f 1 ( a ) , {\displaystyle \oint _{C}{\frac {f_{1}(z)}{z-a}}\,dz=2\pi i\cdot f_{1}(a),} ∮ C 1 g ( z ) d z = ∮ C 1 f 1 ( z ) z − z 1 d z = 2 π i z 1 2 z 1 − z 2 . {\displaystyle \oint _{C_{1}}g(z)\,dz=\oint _{C_{1}}{\frac {f_{1}(z)}{z-z_{1}}}\,dz=2\pi i{\frac {z_{1}^{2}}{z_{1}-z_{2}}}.}
同様に他の輪郭についても 評価する 。f 2 ( z ) = z 2 z − z 1 , {\displaystyle f_{2}(z)={\frac {z^{2}}{z-z_{1}}},} ∮ C 2 g ( z ) d z = ∮ C 2 f 2 ( z ) z − z 2 d z = 2 π i z 2 2 z 2 − z 1 . {\displaystyle \oint _{C_{2}}g(z)\,dz=\oint _{C_{2}}{\frac {f_{2}(z)}{z-z_{2}}}\,dz=2\pi i{\frac {z_{2}^{2}}{z_{2}-z_{1}}}.}
元の輪郭C の周りの積分は、次の2つの積分の合計になります。 ∮ C g ( z ) d z = ∮ C 1 g ( z ) d z + ∮ C 2 g ( z ) d z = 2 π i ( z 1 2 z 1 − z 2 + z 2 2 z 2 − z 1 ) = 2 π i ( − 2 ) = − 4 π i . {\displaystyle {\begin{aligned}\oint _{C}g(z)\,dz&{}=\oint _{C_{1}}g(z)\,dz+\oint _{C_{2}}g(z)\,dz\\[.5em]&{}=2\pi i\left({\frac {z_{1}^{2}}{z_{1}-z_{2}}}+{\frac {z_{2}^{2}}{z_{2}-z_{1}}}\right)\\[.5em]&{}=2\pi i(-2)\\[.3em]&{}=-4\pi i.\end{aligned}}}
部分分数分解 を使った基本的なトリック: ∮ C g ( z ) d z = ∮ C ( 1 − 1 z − z 1 − 1 z − z 2 ) d z = 0 − 2 π i − 2 π i = − 4 π i {\displaystyle \oint _{C}g(z)\,dz=\oint _{C}\left(1-{\frac {1}{z-z_{1}}}-{\frac {1}{z-z_{2}}}\right)\,dz=0-2\pi i-2\pi i=-4\pi i}
結果 積分公式は幅広い応用を持つ。まず、開集合において正則な関数は、実際にはそこで無限微分可能であることを意味する。さらに、これは 解析関数であり、 冪級数 として表すことができる。この証明には、優勢収束定理 と幾何級数 を適用した 。f ( ζ ) = 1 2 π i ∫ C f ( z ) z − ζ d z . {\displaystyle f(\zeta )={\frac {1}{2\pi i}}\int _{C}{\frac {f(z)}{z-\zeta }}\,dz.}
この公式は、有理型関数 の結果である留数定理 と、それに関連する結果である引数原理の証明にも用いられます。 モレラの定理 から、正則関数の一様極限は正則であることが分かっています。これはコーシーの積分公式からも導かれます。実際、この公式は極限においても成り立ち、積分関数、ひいては積分は冪級数として展開できます。さらに、高階微分に対するコーシーの公式は、これらの微分もすべて一様収束することを示しており、
実解析におけるコーシー積分公式の類似は、調和関数 のポアソン積分公式 である。正則関数に関する多くの結果は、この設定にも引き継がれる。しかし、より一般的な微分可能関数や実解析関数のクラスには、そのような結果は当てはまらない。例えば、実関数の1階微分が存在するからといって、必ずしも高階微分が存在するとは限らず、特にその関数が解析的であることを意味するわけでもない。同様に、 (実)微分可能関数の列の一様極限は 、微分不可能となる場合もあれば、微分可能ではあっても、その微分が列の要素の微分極限とは異なる場合もある。
もう一つの帰結は、f ( z ) = Σ a n z n が | z | < R かつ0 < r < R において正則であれば、係数a n は コーシーの推定値 [ 1 ] を満たすということである。| a n | ≤ r − n sup | z | = r | f ( z ) | . {\displaystyle |a_{n}|\leq r^{-n}\sup _{|z|=r}|f(z)|.}
コーシーの推定から、すべての有界整関数は 定数でなければならないことが簡単に推測できます(これはリウヴィルの定理 です)。
この式はガウスの平均値定理を導くのにも使える。ガウスの平均値定理 は[ 2 ] f ( z ) = 1 2 π ∫ 0 2 π f ( z + r e i θ ) d θ . {\displaystyle f(z)={\frac {1}{2\pi }}\int _{0}^{2\pi }f(z+re^{i\theta })\,d\theta .}
言い換えれば、z を中心とし半径r を持つ円におけるfの平均値は f ( z ) です。これは円のパラメータ化によって直接計算できます。
一般化
スムーズな機能 コーシーの積分公式の一種にコーシー・ポンペイの 公式があり[ 3 ] 、これはストークスの定理に基づいているため、 滑らかな関数 に対しても成り立つ。Dを C の円板とし、 fを D の閉包 上の複素数値C 1 関数と仮定する。すると[ 4 ] [ 5 ] f ( ζ ) = 1 2 π i ∫ ∂ D f ( z ) d z z − ζ − 1 π ∬ D ∂ f ∂ z ¯ ( z ) d x ∧ d y z − ζ . {\displaystyle f(\zeta )={\frac {1}{2\pi i}}\int _{\partial D}{\frac {f(z)\,dz}{z-\zeta }}-{\frac {1}{\pi }}\iint _{D}{\frac {\partial f}{\partial {\bar {z}}}}(z){\frac {dx\wedge dy}{z-\zeta }}.}
この表現式は、 D における非同次コーシー・リーマン方程式 を解くのに用いることができる。実際、φが D の関数ならば、方程式の特異解fは μ の台外の正則関数となる。さらに、開集合D において、 あるφ ∈ C k ( D ) (ただしk ≥ 1 ) に対して、f ( ζ , ζ ) もC k ( D ) に含まれ、次式を満たす。 d μ = 1 2 π i φ d z ∧ d z ¯ {\displaystyle d\mu ={\frac {1}{2\pi i}}\varphi \,dz\wedge d{\bar {z}}} ∂ f ∂ z ¯ = φ ( z , z ¯ ) . {\displaystyle {\frac {\partial f}{\partial {\bar {z}}}}=\varphi (z,{\bar {z}}).}
最初の結論は、簡潔に言えば、コンパクトに支えられた測度とコーシー核の 畳み込み μ ∗ k ( z )は、 μ のサポートから外れた正則関数であるということです。ここで、pv は 主値 を表します。2番目の結論は、コーシー核がコーシー・リーマン方程式の基本解であると主張しています 。C 上のコンパクトに支えられた滑らかな複素数値関数f の場合、一般化コーシー積分公式は に簡略化され 、超関数 として考えた場合、(π z ) −1 はコーシー・ リーマン演算子 の基本解 である という事実の言い換えであることに留意してください。 k ( z ) = p . v . 1 z {\displaystyle k(z)=\operatorname {p.v.} {\frac {1}{z}}} f ( ζ ) = 1 2 π i ∬ ∂ f ∂ z ¯ d z ∧ d z ¯ z − ζ , {\displaystyle f(\zeta )={\frac {1}{2\pi i}}\iint {\frac {\partial f}{\partial {\bar {z}}}}{\frac {dz\wedge d{\bar {z}}}{z-\zeta }},} ∂ / ∂z̄ . [ 6 ]
この結果とX の特性関数 χX の分布微分の 公式から、C 1 境界∂X を持つ任意の有界開領域Xに対して一般化されたコーシー積分公式を導くことができる。 ここ で 、 右側の分布は∂X に沿った等高線積分 を 表す。[ 7 ] ∂ χ X ∂ z ¯ = i 2 ∮ ∂ X d z , {\displaystyle {\frac {\partial \chi _{X}}{\partial {\bar {z}}}}={\frac {i}{2}}\oint _{\partial X}\,dz,}
証拠 を計算します。 次に、反時計回りにトラバースします。点を固定し、反時計回りから測った上の弧の長さを とします。そして、 が の媒介変数化の長さである場合、 は の媒介変数化です。導関数は の単位接線であり、は の単位外向き法線です。発散定理 を用いるために、 を と置くと となり、となります。したがって、 が証明されました。 φ ∈ D ( X ) {\displaystyle \varphi \in {\mathcal {D}}(X)} ⟨ ∂ ∂ z ¯ ( χ X ) , φ ⟩ = − ∫ X ∂ φ ∂ z ¯ d ( x , y ) = − 1 2 ∫ X ( ∂ x φ + i ∂ y φ ) d ( x , y ) . {\displaystyle {\begin{aligned}\left\langle {\frac {\partial }{\partial {\bar {z}}}}\left(\chi _{X}\right),\varphi \right\rangle &=-\int _{X}{\frac {\partial \varphi }{\partial {\bar {z}}}}\mathrm {~d} (x,y)\\&=-{\frac {1}{2}}\int _{X}\left(\partial _{x}\varphi +\mathrm {i} \partial _{y}\varphi \right)\mathrm {d} (x,y).\end{aligned}}} ∂ X {\displaystyle \partial X} p ∈ ∂ X {\displaystyle p\in \partial X} s {\displaystyle s} ∂ X {\displaystyle \partial X} p {\displaystyle p} ℓ {\displaystyle \ell } ∂ X , [ 0 , ℓ ] ∋ s ↦ ( x ( s ) , y ( s ) ) {\displaystyle \partial X,[0,\ell ]\ni s\mapsto (x(s),y(s))} ∂ X {\displaystyle \partial X} τ = ( x ′ ( s ) , y ′ ( s ) ) {\displaystyle \tau =\left(x'(s),y'(s)\right)} ∂ X {\displaystyle \partial X} ν := ( − y ′ ( s ) , x ′ ( s ) ) {\displaystyle \nu :=\left(-y'(s),x'(s)\right)} ∂ X {\displaystyle \partial X} V = ( φ , i φ ) ∈ D ( X ) 2 {\displaystyle V=(\varphi ,\mathrm {i} \varphi )\in {\mathcal {D}}(X)^{2}} div V = ∂ x φ + i ∂ y φ {\displaystyle \operatorname {div} V=\partial _{x}\varphi +\mathrm {i} \partial _{y}\varphi } − 1 2 ∫ X ( ∂ x φ + i ∂ y φ ) d ( x , y ) = − 1 2 ∫ ∂ X V ⋅ ν d S = − 1 2 ∫ 0 ℓ ( φ ν 1 + i φ ν 2 ) d s = − 1 2 ∫ 0 ℓ φ ( x ( s ) , y ( s ) ) ( y ′ ( s ) − i x ′ ( s ) ) d s = 1 2 ∫ 0 ℓ i φ ( x ( s ) , y ( s ) ) ( x ′ ( s ) + i y ′ ( s ) ) d s = i 2 ∫ ∂ X φ d z {\displaystyle {\begin{aligned}-{\frac {1}{2}}\int _{X}\left(\partial _{x}\varphi +\mathrm {i} \partial _{y}\varphi \right)\mathrm {d} (x,y)&=-{\frac {1}{2}}\int _{\partial X}V\cdot \nu \mathrm {d} S\\&=-{\frac {1}{2}}\int _{0}^{\ell }\left(\varphi \nu _{1}+\mathrm {i} \varphi \nu _{2}\right)\mathrm {d} s\\&=-{\frac {1}{2}}\int _{0}^{\ell }\varphi (x(s),y(s))\left(y'(s)-\mathrm {i} x'(s)\right)\mathrm {d} s\\&={\frac {1}{2}}\int _{0}^{\ell }\mathrm {i} \varphi (x(s),y(s))\left(x'(s)+\mathrm {i} y'(s)\right)\mathrm {d} s\\&={\frac {\mathrm {i} }{2}}\int _{\partial X}\varphi \mathrm {d} z\end{aligned}}} ∂ χ X ∂ z ¯ = i 2 ∮ ∂ X d z {\displaystyle {\frac {\partial \chi _{X}}{\partial {\bar {z}}}}={\frac {i}{2}}\oint _{\partial X}\,dz}
これで一般化されたコーシー積分公式を導き出すことができます。
いくつかの変数 複数の複素変数 の場合、コーシーの積分公式は多円板 に一般化できる。[ 8 ] Dを n個 の開円板D 1 , ..., D n の直積 として与えられる多円板と する。 D = ∏ i = 1 n D i . {\displaystyle D=\prod _{i=1}^{n}D_{i}.}
fが D の閉包上で連続なD の正則関数であるとする。この場合 、ζ = ( ζ 1 ,..., ζ n ) ∈ D となる。 f ( ζ ) = 1 ( 2 π i ) n ∫ ⋯ ∬ ∂ D 1 × ⋯ × ∂ D n f ( z 1 , … , z n ) ( z 1 − ζ 1 ) ⋯ ( z n − ζ n ) d z 1 ⋯ d z n {\displaystyle f(\zeta )={\frac {1}{\left(2\pi i\right)^{n}}}\int \cdots \iint _{\partial D_{1}\times \cdots \times \partial D_{n}}{\frac {f(z_{1},\ldots ,z_{n})}{(z_{1}-\zeta _{1})\cdots (z_{n}-\zeta _{n})}}\,dz_{1}\cdots dz_{n}}
実代数では コーシーの積分公式は、2次元以上の実ベクトル空間に一般化できる。この性質に関する洞察は、スカラーやベクトル以外の対象(平面2ベクトル や体積3ベクトル など)を考察する幾何代数と、 ストークスの定理 の適切な一般化から得られる。
幾何計算では、幾何積の下での微分演算子∇ = ê i ∂ i が定義されます。つまり、 k ベクトル場ψ ( r ) に対して、微分∇ ψ は 一般に次数k + 1 とk − 1 の項を含みます。 たとえば、ベクトル場 ( k = 1 ) は一般に、その微分にスカラー部分である発散 ( k = 0 ) と双ベクトル部分である回転 ( k = 2 ) を持ちます。この特定の微分演算子にはグリーン関数 があります。 ここで、 S n は空間内の単位n 球 の表面積です(つまり、S 2 = 2π 、半径 1 の円の円周、S 3 = 4π 、半径 1 の球の表面積)。グリーン関数の定義により、 G ( r , r ′ ) = 1 S n r − r ′ | r − r ′ | n {\displaystyle G\left(\mathbf {r} ,\mathbf {r} '\right)={\frac {1}{S_{n}}}{\frac {\mathbf {r} -\mathbf {r} '}{\left|\mathbf {r} -\mathbf {r} '\right|^{n}}}} ∇ G ( r , r ′ ) = δ ( r − r ′ ) . {\displaystyle \nabla G\left(\mathbf {r} ,\mathbf {r} '\right)=\delta \left(\mathbf {r} -\mathbf {r} '\right).}
この有用な性質は、一般化ストークスの定理 と組み合わせて用いることができます。 ここで、n 次元ベクトル空間において、d S は( n − 1) ベクトル、d Vは n ベクトルです。関数f ( r ) は、原理的には、多重ベクトルの任意の組み合わせで構成できます。高次元空間におけるコーシーの積分定理の証明は、量G ( r , r ′) f ( r ′) に関する一般化ストークスの定理と積の法則を用いています。 ∮ ∂ V d S f ( r ) = ∫ V d V ∇ f ( r ) {\displaystyle \oint _{\partial V}d\mathbf {S} \;f(\mathbf {r} )=\int _{V}d\mathbf {V} \;\nabla f(\mathbf {r} )} ∮ ∂ V ′ G ( r , r ′ ) d S ′ f ( r ′ ) = ∫ V ( [ ∇ ′ G ( r , r ′ ) ] f ( r ′ ) + G ( r , r ′ ) ∇ ′ f ( r ′ ) ) d V {\displaystyle \oint _{\partial V'}G\left(\mathbf {r} ,\mathbf {r} '\right)\;d\mathbf {S} '\;f\left(\mathbf {r} '\right)=\int _{V}\left(\left[\nabla 'G\left(\mathbf {r} ,\mathbf {r} '\right)\right]f\left(\mathbf {r} '\right)+G\left(\mathbf {r} ,\mathbf {r} '\right)\nabla 'f\left(\mathbf {r} '\right)\right)\;d\mathbf {V} }
∇ f = 0 のとき、f ( r )は単元関数 と呼ばれる。これは、正則関数の高次元空間への一般化である。実際、コーシー・リーマン条件は単元関数条件の2次元表現であることが示される。この条件が満たされると、右辺の積分の第2項は消え、 i n が その代数の単位n ベクトルである擬スカラー だけが残る。結果は次の ようになる。∮ ∂ V ′ G ( r , r ′ ) d S ′ f ( r ′ ) = ∫ V [ ∇ ′ G ( r , r ′ ) ] f ( r ′ ) = − ∫ V δ ( r − r ′ ) f ( r ′ ) d V = − i n f ( r ) {\displaystyle \oint _{\partial V'}G\left(\mathbf {r} ,\mathbf {r} '\right)\;d\mathbf {S} '\;f\left(\mathbf {r} '\right)=\int _{V}\left[\nabla 'G\left(\mathbf {r} ,\mathbf {r} '\right)\right]f\left(\mathbf {r} '\right)=-\int _{V}\delta \left(\mathbf {r} -\mathbf {r} '\right)f\left(\mathbf {r} '\right)\;d\mathbf {V} =-i_{n}f(\mathbf {r} )} f ( r ) = − 1 i n ∮ ∂ V G ( r , r ′ ) d S f ( r ′ ) = − 1 i n ∮ ∂ V r − r ′ S n | r − r ′ | n d S f ( r ′ ) {\displaystyle f(\mathbf {r} )=-{\frac {1}{i_{n}}}\oint _{\partial V}G\left(\mathbf {r} ,\mathbf {r} '\right)\;d\mathbf {S} \;f\left(\mathbf {r} '\right)=-{\frac {1}{i_{n}}}\oint _{\partial V}{\frac {\mathbf {r} -\mathbf {r} '}{S_{n}\left|\mathbf {r} -\mathbf {r} '\right|^{n}}}\;d\mathbf {S} \;f\left(\mathbf {r} '\right)}
したがって、2 次元 (複素解析) の場合と同様に、ある点における解析 (単関数) の値は、その点を囲む面上の積分によって求めることができ、これはスカラー関数だけでなく、ベクトル関数や一般的なマルチベクトル関数にも有効です。
参照
注記
参考文献
外部リンク