Gaussiska integralen
Integralen
är mycket viktig och dyker upp gång på gång i diverse skepnader, till exempel inom sannolikhetsteori, Fourieranalys eller som värdet av Gamma-funktionen, .
Det enklaste sättet att beräkna integralen är via att göra om den till en dubbelintegral och införa polära koordinater. Du har antagligen sett detta trick på kursen i flerdimensionell analys. Andra metoder att beräkna integralen bygger på derivation under integraltecknet, Laplacetransformer och identiteter för -funktionen, men det går faktiskt också att göra via residykalkyl.
Det ansågs länge omöjligt att göra med residykalkyl, eftersom funktionen inte har några poler, men på 1940- och 1950-talet upptäcktes flera olika trick som gör det möjligt. Jag väljer att presentera det enklaste av dessa som lär ha upptäckts av den estniske matematikern Hellmuth Kneser på 1950-talet.
Knepet är följande: Låt
där är valt så att , närmare bestämt
Finessen nu är att
Dessutom är holomorf, utom i punkter där , dvs. i punkter där
för .
Man kontrollerar att dessa punkter är enkla poler för (till exempel genom att visa att derivatan av nämnaren är nollskild i dessa punkter).
Integrera över ett parallellogram med hörn i , , och där är reella tal. Funktionen är holomorf på och inuti förutom i punkten .
Residysatsen visar att
Å andra sidan är
Om vi låter , så kommer
På (med ) gäller att
och ML-olikheten visar att
då . En motsvarande beräkning visar att
då .
Genom att sätta ihop ovanstående beräkningar följer att
Residyn fås enklast med hjälp av residyregel 4:
Med andra ord blir