圍道積分與柯西定理

參數化路徑(parametrized path)

在你能沿曲線積分之前,你需要對曲線本身有一個誠實的描述。參數化路徑是由實參數 t 的連續函數 z(t) 給出的平面曲線,t 在某區間上變動,例如從 a 到 b。當 t 增大時,點 z(t) 描出曲線,而 t 增大的方向確定了一個定向——你沿曲線行進的方向。可以把 t 想成一座時鐘,z(t) 想成一位行人在時刻 t 所站的位置。

對圍道積分而言,我們希望路徑相當溫順:「光滑」路徑具有連續且非零的導數 z'(t),因此處處有明確定義的切線方向。「圍道」(或分段光滑路徑)是若干光滑片段首尾相接而成的有限鏈——例如三條直線段構成一個三角形,或四條構成一個矩形。我們容許尖角,但不容許狂野的行為。若 z(a) = z(b),即回到起點,則路徑為「封閉」;若中途不自我相交,則為「簡單」。

同一條幾何曲線可以用許多方式參數化——快或慢、不同的時鐘——而保持定向的重新參數化不會改變圍道積分。真正重要的是作為集合的曲線連同它的定向。這就是為什麼人們會隨口說「圍道 C」,同時悄悄在口袋裡帶著一個參數化以進行實際計算。

逆時針繞行一圈的單位圓為 z(t) = e^(i t) = cos t + i sin t,t 從 0 到 2 pi。它是光滑的(z'(t) = i e^(i t) 從不為零)、封閉的(z(0) = z(2 pi) = 1)且簡單的。將其反向,z(t) = e^(-i t),便得到同一個圓但定向相反。

一條光滑、簡單、封閉的參數化路徑:逆時針的單位圓。

定向並非裝飾:反轉方向會翻轉每個圍道積分的正負號,而封閉圍道的慣用正向是逆時針(內部在你左側)。

又稱
contourparametrized curve圍道周線