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Aufgabe:

1.

Für \( z_0 \in \mathbb{C} \) und \( r > 0 \) sei der Weg \( \gamma_{z_0,r} \) definiert durch \( \gamma_{z_0,r}(t) := z_0 + re^{it} \) (\( t \in [0, 2\pi] \)).
Berechnen Sie das folgende Wegintegral:

$$\int_{\gamma_{i,1}} \frac{e^z}{z^2 + 1} , dz$$

2. (iii) Es sei die Funktion \( f \) gegeben durch

$$f(z) := \frac{(z - 2)e^{-\frac{1}{z^2}}}{z^2 - z - 2}$$
Der Definitionsbereich sei die Menge aller \( z \in \mathbb{C} \), für welche \( f(z) \) erklärt ist.

Es sei \( \gamma(t) := -\frac{3}{2} + e^{it} \) (\( t \in [0, 2\pi] \)). Berechnen Sie das Wegintegral

$$ \int_{\gamma} f(z) \, dz. $$

Problem/Ansatz:

Die relevante Frage für mich ist, wann nutze ich den Residuensatz und wann die Cauchy Integralformel? Bei 1 hab ich ja zwei verschiedene Polstellen. Verwendet man lieber den Residuensatz?

Bei 2. hab ich ja bei 0 wenn ich richtig gerechne habe eine hebbare Singularität. Aber wie zeigt man das formal? Muss man das z mit z->0 da durch 1/z und (-1)*1/z ersetzen und dann lim z-> unendlich machen?

Und wie wende ich dann da den Residuensatz an? Kann ich die hebbaren Singularitäten da einfach ignorieren? Und wie sieht es aus, wenn ich in der Formel mal eine wesentliche Singularität hätte? Könnte ich dann auch den Residuensatz nutzen?

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Der Residuensatz ist die Verallgemeinerung des Integralsatzes von Cauchy. Siehe auch:

https://de.wikipedia.org/wiki/Residuensatz#Bemerkungen

Vielleicht kannst Du erstmal erläutern, welche 2 Polstellen Du bei 1 meinst. Hast Du Dir schon den Integrationsweg angeschaut?

Wie hast Du bei 2 "gerechnet", so dass Du auf hebbare Singularität für z=0 kommst?

Ich hab inzwischen den Trick bei zwei rausgefunden. Ich hab nur im reellen geguckt, da wäre es hebbar. Aber wenn man z=x+iy anschaut, und x= 0 setzt also sich nur von der imaginären achse mit y gegen +/- 0 annähert, dann kommt man auf was anderes. Inzwischen habe ich auch rausgefunden, dass Residuum bei wesentliche Singularität der Faktor von (z-z0)^(-1) in irgendeiner Reihendarstellung ist, also wenig intuitiv. Aber hier ist es ja eh nicht innerhalb des Weges. Frag mich nur noch , ob ich bei hebbaren Singularitäten immer automatisch von Residuum= 0 ausgehen kann, oder es begründen muss

Die Polstellen bei 1 sind (+/-) i.

... dass Residuum bei wesentliche Singularität der Faktor von (z-z0)^(-1) in irgendeiner Reihendarstellung ist,

Nein, nicht in irgendeiner. Das Residuum von f in z0 ist der Koeffizient von (z-z0)^(-1) in der Reihenentwicklung von f um z0.

Achte auf präzise Formulierungen: Wenn Du von "... wäre es hebbar...", "...ist es ja eh nicht..." redest, weiß keiner genau, was Du meinst. Es lernt sich schneller, wenn man sorgfältig ist.

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