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(Frage) reagiert/warte auf Reaktion | 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
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(Antwort) fertig | 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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