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Mittag-Leffler: Frage (reagiert)
Status: (Frage) reagiert/warte auf Reaktion Status 
Datum: 23:23 Mi 28.07.2004
Autor: Joergi

Hallo hier lautet die Aufgabe:
Zeigen Sie mit Hilfe des Satzes von Mittag- Leffler die folgende Gleichung. Dabei können Sie ohne Beweis benutzen, dass die Beschränktheitsvoraussetzung erfüllt ist.

[mm]coth(z)-\bruch{1}{z}&=&2\pi(\summe_{n=1}^{\infty}\bruch{1}{z^2+n^2\pi^2})[/mm]

Hierbei ist mein Problem, dass ich eigentlich eine Periodizität bräuchte von sinh(z), der ist aber nur in 0 gleich 0, also holomorph. Also da hab ich keine Ahnung wie ich da vorgehen muss????

Hier wäre es sehr schön, wenn mir jemand auf die Sprünge helfen könnte.

Dankeschön

        
Bezug
Mittag-Leffler: Antwort
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 03:24 So 01.08.2004
Autor: Stefan

Lieber Jörg!

>  Zeigen Sie mit Hilfe des Satzes von Mittag- Leffler die
> folgende Gleichung. Dabei können Sie ohne Beweis benutzen,
> dass die Beschränktheitsvoraussetzung erfüllt ist.

Welche Beschränktheitsvoraussetzung?

Ich kenne des Satz von Mittag-Leffler in der folgenden Version:


Definition

Der Hauptteil einer meromorphen Funktion $f$ im Punkt $a$, die dort einen Pol der Ordnung $n [mm] \ge [/mm] 1$ hat, ist eine rationale Funktion der Gestalt

[mm] [center]$h_a(z) [/mm] = [mm] \frac{c_{-n}}{(z-a)^n} [/mm] + [mm] \frac{c_{-n+1}}{(z-a)^{n-1}} [/mm] + [mm] \ldots [/mm] + [mm] \frac{c_{-1}}{z-a}$[/center] [/mm]

mit [mm] $c_{-n} \ne [/mm] 0$ Jedes derartige Polynom [mm] $h_a$ [/mm] in [mm] $(z-a)^{-1}$ [/mm] wollen wir einen Hauptteil mit Entwicklungspunkt $a$ nennen.

Eine Hauptteilverteilung $H$ auf der offenen Menge $U [mm] \subset \IC$ [/mm] ist eine Menge

[mm] $H=\{h_a : a \in P\}$
[/mm]

von Hauptteilen in $a$, wobei die Entwicklungspunkte $a$ eine in $U$ diskrete Menge $P$ bilden.

Jede meromorphe Funktion $f$ definiert eine Hauptteilverteilung $H(f)$, wenn man für $P$ die Polstellenverteilung von $f$ nimmt und dort die jeweiligen Hauptteile von $f$ wählt. Ist $f$ holomorph, so ist $H(f)$ leer.

Eine Hauptteilverteilung $H$ heißt lösbar, wenn es eine meromorphe Funktion $f$ auf $U$ mit $H=H(f)$ gibt. Die Funktion $f$ heißt dann eine Lösung von $H$.



Satz (Mittag-Leffler)


Es sei [mm] $a_0=0,a_1,a_2,\ldots$ [/mm] eine endliche oder unendliche Folge paarweise verschiedener komplexer Zahlen mit [mm] $|a_{\nu}| \le |a_{\nu +1}|$, [/mm] ohne Häufungspunkt in [mm] $\IC$. [/mm] Die [mm] $h_{\nu}$, $\nu=0,1,2,\ldots$ [/mm] seien Hauptteile mit Entwicklungspunkt [mm] $a_{\nu}$; $h_0 \equiv [/mm] 0$ ist zugelassen.

(i) Sind die Funktionen [mm] $P_{\nu}$ [/mm] ganz und so gewählt, dass

$f = [mm] h_0 [/mm] + [mm] \sum\limits_{\nu=1}^{\infty}(h_{\nu} [/mm] - [mm] P_{\nu})$
[/mm]

kompakt konvergiert, so ist $f$ eine Lösung der Hauptverteilung [mm] $\{h_{\nu} : \nu=0,1,2,\ldots\}$. [/mm]


(ii) Wählt man für [mm] $P_{\nu}$ [/mm] das Taylorpolynom von [mm] $h_{\nu}$ [/mm] um $0$ von einem hinreichen hohen Grad, so konvergiert

$f = [mm] h_0 [/mm] + [mm] \sum\limits_{\nu=1}^{\infty}(h_{\nu} [/mm] - [mm] P_{\nu})$
[/mm]

kompakt gegen eine Lösung der gegebenen Verteilung [mm] $\{h_{\nu} : \nu=0,1,2,\ldots\}$.
[/mm]

Folgerung

Es sei $f$ eine in [mm] $\IC$ [/mm] meromorphe Funktion mit den Hauptteilen [mm] $h_{\nu}$ [/mm] in den Punkten [mm] $a_{\nu}$, $\nu=0,1,2,\ldots$. [/mm] Dann gibt es eine Folge ganzer Zahlen [mm] $k_{\nu} \ge [/mm] -1$ und eine ganze Funktion $h$, so dass gilt: Ist [mm] $P_{\nu}$ [/mm] das Taylorpolynom der Ordnung [mm] $k_{\nu}$ [/mm] von [mm] $h_{\nu}$ [/mm] bezüglich des Nullpunktes, so konvergiert die Reihe

$g(z) = [mm] h_0(z) [/mm] + [mm] \sum\limits_{\nu=1}^{\infty}(h_{\nu}(z) [/mm] - [mm] P_{\nu}(z))$
[/mm]

kompakt in [mm] $\IC$, [/mm] und es ist:

$f(z) = h(z) + g(z)$.


Durch $f$ und die [mm] $k_{\nu}$ [/mm] ist $h$ eindeutig bestimmt.



Wie kennst du ihn denn?

> [mm]coth(z)-\bruch{1}{z}&=&2\pi(\summe_{n=1}^{\infty}\bruch{1}{z^2+n^2\pi^2})[/mm]

  

> Hierbei ist mein Problem, dass ich eigentlich eine
> Periodizität bräuchte von sinh(z), der ist aber nur in 0
> gleich 0, also holomorph.

Das stimmt doch nicht. Es gilt doch:

[mm] $\sin(z) [/mm] = [mm] \frac{1}{i} \sinh(iz)$, [/mm]

d.h. auch [mm] $\sinh(z)$ [/mm] ist periodisch. Diese Funktion hat Nullstellen in

[mm] $k\pi [/mm] i$, $k [mm] \in \IZ$. [/mm]

Damit sollte die Herleitung der Partialbruchentwicklung von [mm] $\coth$ [/mm] analog gehen zu der Standardherleitung der Partialbruachentwicklung von [mm] $\cot$, [/mm] siehe zum Beispiel hier (ab Seite 103):

[]http://fizban.math.uni-hannover.de/~koeditz/Funk1/Funk1_S13.pdf

Man könnte deine zu zeigende Partialbruchentwicklung von [mm] $\coth$ [/mm] auch direkt aus der des [mm] $\cot$ [/mm] herleiten, aber ich denke mal ihr sollt die Konstruktion noch einmal explizit mit dem Satz von Mittag-Leffler durchführen. Nehme dir also den Beweis von [mm] $\cot$ [/mm] zu Hilfe und versuche ihn auf [mm] $\coth$ [/mm] zu übertragen.

Leider bin ich die nächsten Tage nicht da. Vielleicht kann dir dann ja jemand anderes weiterhelfen. :-)

Liebe Grüße
Stefan


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