1) Find
the residue for f(z) =  3 exp (z)/  z 4
We
know from the residue formula:
 Res f(z) = c - 1     
The
pole is of order m = 4 at z = 0, then:
Res f(z) = 1/ 3!  lim z ® 0  
   d 3 
 / dz3    {(z -  0) 4     ×  3 exp (z) / z 4  }
Res
f(z) = 1/ 3!  lim z ® 0  
  d 3 
 / dz 3   { 3exp (z)} 
Res
f(z) = 1/6   lim z ® 0  
  { 3exp (z)} = 3/6  = ½
2)
Find Res f(z) for cos z/ z 5
From
the residue formula:      Res f(z) = c - 1     
=
1/  (m – 1)!  lim z ® a  
   d m - 1 
 / dz m - 1    {(z – a k) m    f(z) }
The
pole is of order m = 5 at z = 0  so that:
Res f(z) = 1/ 4!  lim z ® 0  
   d 4 
 / dz4    {(z -  0) 5     ×  cos (z) / z 5 }
Res
f(z) = 1/ 4!  lim z ® 0  
  d 4 
 / dz 4   { cos  (z)} 
Taking
the 4th derivative of cos z:
1)
d/ dz (cos z) = - sin z and 2)  d/dz
(-sin z) = - cos z
3)
d/dz (- cos z) = - (-sin z) = sin z and 
(4) d/dz (sin z) = cos z
3) Find
all the residues at those singular
points inside the circle  ÷ z  ÷     =   
2   
For:  f(z) =  
z 2   / ( z 4  - 1) 
Rewrite
f(z):
z
2  / ( z 4  - 1) 
=    z 2   / ( z 2  - 1) ( z 2  +  1)
Look
at factors of the denominator:
(
z 2  +  1) 
=   (z + i)  (z – i)
(
z 2  - 1)    =  
(z + 1) (z – 1)
Then
rewrite f(z) again:
z
2 / ( z 4  -
1)  =   
=    z 2   / ( z  - 1) ( z  +  1) (z
+ i)  (z – i)
The
order of the poles is simple, i.e.  m = 1
 and 4 singular points occur inside the
circle  ÷ z  ÷   =   2   
z=
1, z = -1, z = i, z = -i
Look
at z = 1:
Res
(f(z)) =  (z – a)     f(z) 
=  
lim z ® 1 (z – 1) [z 2 / ( z - 1) ( z + 1) (z + i) (z – i)]
lim z ® 1 (z – 1) [z 2 / ( z - 1) ( z + 1) (z + i) (z – i)]
Res
(f(z)) =  lim z ® 1 
 [z 2   / ( z  +  1) (z
+ i)  (z – i) ] =
z 2 / 4 z 3 ÷ z = 1 = 1 / 4(1) 3 = ¼
z 2 / 4 z 3 ÷ z = 1 = 1 / 4(1) 3 = ¼
Note:
by L’Hospital’s rule:  
Res
[f, zo] =  lim z ® z o   1 / ( z 4  - 1)  =
lim z ® z o 1 / 4 z 3 = ( 1/ 4 zo 3 )
lim z ® z o 1 / 4 z 3 = ( 1/ 4 zo 3 )
Proceeding, for z = -1:
Res
(f(z)) =  lim z ®  -1   [z 2   / ( z  -  1) (z
+ i)  (z – i)] = 
z 2 / 4 z 3 ÷ z =- 1 = (-1)2 / 4(-1) 3 = - ¼
z 2 / 4 z 3 ÷ z =- 1 = (-1)2 / 4(-1) 3 = - ¼
Similarly,
for z = -i:
Res
(f(z)) =  lim z ®  -i   [z 2  / ( z  -  1) (z
+ 1)  (z – i) ]
=  z 2 / 4 z 3 ÷  z =- -i   =  (-i)
2 / 4(-i) 3 =  -1/ 4i
=  1/ 4i =  -i/ -4 = i/4
Similarly, for z = i:
Res
(f(z)) =  lim z ®  i   [z 2  / ( z  -  1) (z
+ 1)  (z + i) 
=    z 2 / 4 z 3 ÷  z = i  =  (i)
2 / 4(i) 3 =  -1/ -4i
=  1/ 4i =  -i/ 4 
  
No comments:
Post a Comment