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Théorème des résidus : preuve

Posté par
Kernelpanic
31-08-20 à 19:57

Bonjour,

en relisant mon cours d'analyse complexe, la preuve du théorème des résidus me laisse perplexe (je n'avais pas percuté pendant le confinement). Voici l'énoncé, et le début de la preuve jusqu'au point douteux (pour moi) :

"Soit U \subset \C un ouvert. Soit Z \subset U un sous-ensemble fermé et discret de U. Soit f : U \backslash Z \to \C une fonction holomorphe. Soit \Gamma un cycle de U, homologiquement trivial dans U, tel que son support soit inclus dans U privé de Z. Alors :

\begin{aligned} \int_{\Gamma} f(z)dz = 2i\pi \cdot \sum_{z \in Z} \text{ind}_{\Gamma}(z)\text{res}_z(f) \end{aligned}"

Preuve :

Montrons déjà que \sum_{z \in Z} \text{ind}_{\Gamma}(z)\text{res}_z(f) est une somme finie. Pour cela, nous allons montrer que \text{ind}_{\Gamma}(z) = 0 pour tout z \in Z sauf éventuellement un nombre fini. Notons U_0 la réunion des composantes connexes de

\C \backslash \text{Supp}(\Gamma) sur lesquelles l'indice par rapport à \Gamma est nul. Notons V la réunion des autres composantes

connexes de \C \backslash \text{Supp}(\Gamma). Par définition de homologiquement trivial, on sait que \C \backslash U \subset U_0 et donc que

\overline{V} = V \bigcup \text{Supp}(\Gamma) \subset U. De plus, on sait aussi que l'unique composante connexe non-bornée de \C \backslash \text{Supp}(\Gamma) est

incluse dans U_0. En particulier, on en déduit que \overline{V} est borné (...).


Je ne comprends pas pourquoi l'adhérence de V est bornée. Je sais que le support de Gamma l'est (car c'est un compact), mais il faudrait que les composantes connexes bornées soient en nombre finis pour que la phrase rouge soit vraie ; mais je n'ai aucune idée de comment le prouver dans un cadre aussi général qu'un cycle homologiquement trivial. Avez-vous des explications ?

Merci.

Posté par
Zormuche
re : Théorème des résidus : preuve 01-09-20 à 21:18

Bonsoir

si V est la réunion des composantes connexes dont l'indice n'est pas nul
et que l'unique composante connexe non bornée est d'indice nul (car incluse dans U_0)

Alors toutes les composantes connexes d'indice non nul sont bornées, et leur réunion V l'est aussi puisqu'il y a un nombre fini de composantes connexes (enfin je crois que c'est dit quelque part non ?)

Posté par
Zormuche
re : Théorème des résidus : preuve 01-09-20 à 21:20

quand je dis "qu'une composante connexe est d'un certain indice" je veux bien sûr dire que tous ses points sont de ce même indice, petit abus de langage

Posté par
Kernelpanic
re : Théorème des résidus : preuve 02-09-20 à 10:32

Bonjour Zormuche,

désolé de te répondre si tard, j'avais ma rentrée hier et j'ai bougé à droite et à gauche à cause d'une erreur administrative : trop crevé pour venir sur le forum hier.

Citation :
leur réunion V l'est aussi puisqu'il y a un nombre fini de composantes connexes (enfin je crois que c'est dit quelque part non ?)


non ce n'est dit nul part, et ça ne me paraît pas simple à démontrer (le cas où le cycle est un lacet de Jordan est déjà hard à montrer alors bon...) ; mais on en a pas besoin ! J'ai trouvé la solution dans mon sommeil . J'ai repensé à la preuve de l'existence et de l'unicité de la composante connexe non bornée !

Comme \text{Supp}(\Gamma) est compact, il existe une boule fermée avec un rayon r strictement positif telle que \text{Supp}(\Gamma) \subset \overline{B}(0,r), et donc

\C \backslash \overline{B}(0,r) \subset C

où C est la composante connexe non bornée voulue. Comme l'indice est nul sur cette composante connexe, on sait alors que tout point de V est dans la boule fermée et ainsi l'adhérence de V est bornée !

Pour parler d'autre chose, je crois me souvenir que tu voulais te rediriger vers une école, tu as trouvé quelque chose ?

Posté par
Zormuche
re : Théorème des résidus : preuve 02-09-20 à 13:56

Bien vu!

C'était le cas mais finalement je fais un master

Posté par
Kernelpanic
re : Théorème des résidus : preuve 02-09-20 à 14:46

J'espère que ça te plaira, de toute manière tu peux toujours tenter des concours pour l'année prochaine



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