Bỏ qua đến nội dung
Mathixan.
Trang chủBài viếtChủ đềGiới thiệuTác giả
Mathixan.

Mỗi ý tưởng là một khởi đầu.

Hướng dẫn sử dụngRSSVI · EN · 日本語
© 2026 Mathixan. Mathematics, notes and explorations.
Quay lại bài viết
MỤC LỤC
  1. 01. Một ý tưởng đáng ngạc nhiên
  2. 02. Phát biểu công thức
  3. Vì sao mẫu số lại là ζ − z?
  4. 04. Phác thảo chứng minh
  5. 05. Một ví dụ
  6. 06. Những hệ quả đẹp
  7. 07. Tự mình khám phá
Giải tíchGiải tích phức

Công thức tích phân Cauchy: từ đường cong đến giá trị hàm

Phạm Khôi

Đăng ngày 07 tháng 10, 2026·3 phút đọc

Một đường cong khép kín chứa đựng bao nhiêu thông tin? Khám phá cách giá trị của hàm chỉnh hình bên trong miền được quyết định hoàn toàn bởi những giá trị trên biên.


Một ý tưởng đáng ngạc nhiên

Trong giải tích thực, biết giá trị của một hàm tại hai đầu một đoạn không cho chúng ta biết nhiều về những gì xảy ra bên trong. Nhưng với hàm chỉnh hình, câu chuyện hoàn toàn khác.

Giá trị trên một đường cong khép kín có thể quyết định giá trị tại mọi điểm bên trong. Đây là một trong những biểu hiện đẹp nhất của tính cứng trong giải tích phức.

Phát biểu công thức

Định lý 1 (Công thức tích phân Cauchy). Giả sử ff chỉnh hình trên một tập mở chứa đĩa đóng D(a,R)‾D(a,R)​. Với đường tròn γ=∂D(a,R)γ=∂D(a,R) định hướng dương và mọi zz bên trong đĩa,

f(z)=12πi∫γf(ζ)ζ−z dζ.(1)f(z)=2πi1​∫γ​ζ−zf(ζ)​dζ.(1)

Công thức (1) cho thấy việc lấy tích phân quanh biên thực chất là một cách khôi phục giá trị của hàm.

Vì sao mẫu số lại là ζ − z?

Nhân tử 1/(ζ−z)1/(ζ−z) tập trung thông tin quanh điểm zz. Nếu tham số hóa một đường tròn nhỏ tâm zz, ta có
ζ=z+reit,dζ=ireit dt,0≤t≤2π.ζ=z+reit,dζ=ireitdt,0≤t≤2π.
Vì thế tích phân của 1/(ζ−z)1/(ζ−z) dọc đường tròn bằng 2πi2πi — chính là hằng số chuẩn hóa xuất hiện trong công thức.

Phác thảo chứng minh

Chứng minh. Xét hàm g(ζ)=(f(ζ)−f(z))/(ζ−z)g(ζ)=(f(ζ)−f(z))/(ζ−z). Điểm kỳ dị tại zz là khử được, nên gg mở rộng thành hàm chỉnh hình trên đĩa. Theo định lý Cauchy, tích phân của gg quanh γγ bằng không. Tách hai hạng tử và dùng tích phân của 1/(ζ−z)1/(ζ−z) bằng 2πi2πi, ta nhận được công thức.

□

Một ví dụ

Ví dụ 2. Tính tích phân của eζ/ζeζ/ζ trên đường tròn đơn vị, ngược chiều kim đồng hồ. Áp dụng công thức với f(ζ)=eζf(ζ)=eζ và z=0z=0:

∫∣ζ∣=1eζζ dζ=2πi e0=2πi.∫∣ζ∣=1​ζeζ​dζ=2πie0=2πi.

Những hệ quả đẹp

Lấy đạo hàm dưới dấu tích phân cho ta công thức đạo hàm cấp cao:
f(n)(z)=n!2πi∫γf(ζ)(ζ−z)n+1 dζ.f(n)(z)=2πin!​∫γ​(ζ−z)n+1f(ζ)​dζ.
Điều này chứng minh rằng một hàm khả vi phức trên miền mở sẽ khả vi vô hạn lần — một kết quả không đúng trong giải tích thực.

Nhận xét 3. Từ công thức này, ta còn đi đến bất đẳng thức Cauchy, định lý Liouville và một chứng minh thanh nhã của định lý cơ bản của đại số.

Tự mình khám phá

Bài tập 4. Tính tích phân ∫∣ζ∣=2cos⁡ζζ−π/2 dζ∫∣ζ∣=2​ζ−π/2cosζ​dζ. Điều gì thay đổi nếu bán kính đường tròn là 11?

Toán học thường bắt đầu từ một câu hỏi nhỏ. Ở đây, câu hỏi ấy là: nếu biết mọi thứ trên biên, liệu ta có thể biết điều gì bên trong?

Ghi chép bởi Phạm Khôi · Mathixan← Khám phá thêm bài viết
Công thức tích phân Cauchy: từ đường cong đến giá trị hàm · Mathixan