Question Number 130392 by mathmax by abdo last updated on 25/Jan/21
$$\mathrm{find}\:\int_{\mid\mathrm{z}\mid=\mathrm{1}} \:\:\frac{\mathrm{1}−\mathrm{cosz}}{\mathrm{z}^{\mathrm{2}} }\mathrm{dz} \\ $$
Answered by mohammad17 last updated on 25/Jan/21
$${hello}\:{sir}\:{can}\:{you}\:{help}\:{me}\:{in}\:{Q}\:\mathrm{130416} \\ $$
Answered by mathmax by abdo last updated on 25/Jan/21
$$\int_{\mid\mathrm{z}\mid=\mathrm{1}} \:\:\frac{\mathrm{1}−\mathrm{cosz}}{\mathrm{z}^{\mathrm{2}} }\mathrm{dz}\:=\mathrm{2i}\pi\:\mathrm{Res}\left(\mathrm{f},\mathrm{0}\right)\:\mathrm{with}\:\mathrm{f}\left(\mathrm{z}\right)=\frac{\mathrm{1}−\mathrm{cosz}}{\mathrm{z}^{\mathrm{2}} } \\ $$$$\mathrm{o}\:\mathrm{is}\:\mathrm{double}\:\mathrm{pole}\:\Rightarrow\mathrm{Res}\left(\mathrm{f},\mathrm{o}\right)=\mathrm{lim}_{\mathrm{z}\rightarrow\mathrm{0}} \:\:\frac{\mathrm{1}}{\left(\mathrm{2}−\mathrm{1}\right)!}\left\{\mathrm{z}^{\mathrm{2}} \mathrm{f}\left(\mathrm{z}\right)\right\}^{\left(\mathrm{1}\right)} \\ $$$$=\mathrm{lim}_{\mathrm{z}\rightarrow\mathrm{0}} \:\:\:\left(\mathrm{1}−\mathrm{cosz}\right)^{\left(\mathrm{1}\right)} \:=\mathrm{lim}_{\mathrm{z}\rightarrow\mathrm{0}} \:\mathrm{sinz}\:=\mathrm{0} \\ $$$$\mathrm{another}\:\mathrm{way}\:\mid\mathrm{z}\mid=\mathrm{1}\:\Rightarrow\mathrm{z}=\mathrm{e}^{\mathrm{i}\theta} \:\Rightarrow\int_{\mid\mathrm{z}\mid=\mathrm{1}} \:\:\frac{\mathrm{1}−\mathrm{cosz}}{\mathrm{z}^{\mathrm{2}} }\:=\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{2}\pi} \:\frac{\mathrm{1}−\mathrm{cos}\left(\mathrm{e}^{\mathrm{i}\theta} \right)}{\mathrm{e}^{\mathrm{2i}\theta} }\mathrm{ie}^{\mathrm{i}\theta} \mathrm{d}\theta \\ $$$$=\mathrm{i}\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{2}\pi} \mathrm{e}^{−\mathrm{i}\theta} \left(\mathrm{1}−\mathrm{cos}\left(\mathrm{e}^{\mathrm{i}\theta} \right)\right)\mathrm{d}\theta\:=\mathrm{i}\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{2}\pi} \:\mathrm{e}^{−\mathrm{i}\theta} \:\mathrm{d}\theta−\mathrm{i}\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{2}\pi} \:\mathrm{e}^{−\mathrm{i}\theta} \:\mathrm{cos}\left(\mathrm{e}^{\mathrm{i}\theta} \right)\mathrm{d}\theta \\ $$$$=\mathrm{0}−\mathrm{i}\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{2}\pi} \:\mathrm{e}^{−\mathrm{i}\theta} \left(\sum_{\mathrm{n}=\mathrm{0}} ^{\infty} \:\frac{\left(−\mathrm{1}\right)^{\mathrm{n}} \:\mathrm{e}^{\mathrm{2in}\theta} }{\left(\mathrm{2n}\right)!}\right)\mathrm{d}\theta \\ $$$$=−\mathrm{i}\sum_{\mathrm{n}=\mathrm{0}} ^{\infty} \:\frac{\left(−\mathrm{1}\right)^{\mathrm{n}} }{\mathrm{2n}!}\:\int_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{2}\pi} \:\mathrm{e}^{\left(\mathrm{2n}−\mathrm{1}\right)\mathrm{i}\theta} \:\:\mathrm{d}\theta \\ $$$$=−\mathrm{i}\sum_{\mathrm{n}=\mathrm{0}} ^{\infty} \:\frac{\left(−\mathrm{1}\right)^{\mathrm{n}} }{\left(\mathrm{2n}\right)!}\left[\frac{\mathrm{1}}{\left(\mathrm{2n}−\mathrm{1}\right)}\mathrm{e}^{\left(\mathrm{2n}−\mathrm{1}\right)\mathrm{i}\theta} \right]_{\mathrm{0}} ^{\mathrm{2}\pi} \:=\mathrm{0} \\ $$