<?xml version="1.0" encoding="utf-8" standalone="no"?>
<!DOCTYPE document PUBLIC "-//CNX//DTD CNXML 0.5 plus MathML//EN" "http://cnx.rice.edu/cnxml/0.5/DTD/cnxml_mathml.dtd">
<document xmlns="http://cnx.rice.edu/cnxml" xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:md="http://cnx.rice.edu/mdml/0.4" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/" id="m10246">

  <name>Cauchy's Integral Formula</name>
  
  <metadata>
  <md:version>2.7</md:version>
  <md:created>2001/08/07</md:created>
  <md:revised>2002/08/05</md:revised>
  <md:authorlist>
      <md:author id="rainking">
      <md:firstname>Doug</md:firstname>
      
      <md:surname>Daniels</md:surname>
      <md:email>rainking@alumni.rice.edu</md:email>
    </md:author>
      <md:author id="cox">
      <md:firstname>Steven</md:firstname>
      
      <md:surname>Cox</md:surname>
      <md:email>cox@rice.edu</md:email>
    </md:author>
  </md:authorlist>

  <md:maintainerlist>
    <md:maintainer id="rainking">
      <md:firstname>Doug</md:firstname>
      
      <md:surname>Daniels</md:surname>
      <md:email>rainking@alumni.rice.edu</md:email>
    </md:maintainer>
    <md:maintainer id="cox">
      <md:firstname>Steven</md:firstname>
      
      <md:surname>Cox</md:surname>
      <md:email>cox@rice.edu</md:email>
    </md:maintainer>
    <md:maintainer id="jgrab">
      <md:firstname>Jacob</md:firstname>
      
      <md:surname>Grabczewski</md:surname>
      <md:email>jgrab@owlnet.rice.edu</md:email>
    </md:maintainer>
  </md:maintainerlist>
  
  <md:keywordlist>
    <md:keyword>cauchy</md:keyword>
    <md:keyword>closed</md:keyword>
    <md:keyword>curve</md:keyword>
    <md:keyword>curves</md:keyword>
    <md:keyword>integral</md:keyword>
    <md:keyword>linear algebra</md:keyword>
    <md:keyword>replacement</md:keyword>
    <md:keyword>spaces</md:keyword>
  </md:keywordlist>

  <md:abstract>This module gives a defintion of Cauchy's Integral Formula and describes its use and usefulness.</md:abstract>
</metadata>

  <content>
    <section id="lemma">
      <name>The Residue Theorem</name>
      <para id="p1">
	After <cnxn document="m10264" target="eq6" strength="8">Cauchy's
	  Theorem eqn6</cnxn> and <cnxn document="m10264" target="eq7" strength="8">Cauchy's Theorem eqn7</cnxn> perhaps the most
	  useful consequence of <cnxn strength="7" document="m10264" target="cauchy">Cauchy's
	  Theorem</cnxn> is the
	
	<rule id="curverepllemma" type="lemma">
	  <name>The Curve Replacement Lemma</name>
	  <statement>
	    <para id="lemmastatep1">Suppose that
	      <m:math>
		<m:ci><m:msub>
		    <m:mi>C</m:mi>
		    <m:mn>2</m:mn>
		  </m:msub></m:ci>
	      </m:math>
	      is a closed curve that lies inside the region encircled by
	      the closed curve
	      <m:math>
		<m:ci>
		  <m:msub>
		    <m:mi>C</m:mi>
		    <m:mn>1</m:mn>
		  </m:msub>
		</m:ci>
	      </m:math>. If f 
	      is differentiable in the annular region outside
	      <m:math>
		<m:ci>
		  <m:msub>
		    <m:mi>C</m:mi>
		    <m:mn>2</m:mn>
		  </m:msub>
		</m:ci>
	      </m:math>
	      and inside
	      <m:math>
		<m:ci>
		  <m:msub>
		    <m:mi>C</m:mi>
		    <m:mn>1</m:mn>
		  </m:msub>
		</m:ci>
	      </m:math>
	      then
	      
	      <m:math display="block">
		<m:apply><m:eq/>
		  <m:apply><m:int/>
		    <m:bvar><m:ci>z</m:ci></m:bvar>
		    <m:domainofapplication>
		      <m:ci>
			<m:msub>
			  <m:mi>C</m:mi>
			  <m:mn>1</m:mn>
			</m:msub>
		      </m:ci>
		    </m:domainofapplication>
		    <m:apply>
		      <m:ci type="fn">f</m:ci>
		      <m:ci>z</m:ci>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		  <m:apply><m:int/>
		    <m:bvar><m:ci>z</m:ci></m:bvar>
		    <m:domainofapplication>
		      <m:ci>
			<m:msub>
			  <m:mi>C</m:mi>
			  <m:mn>2</m:mn>
			</m:msub>
		      </m:ci>
		    </m:domainofapplication>
		    <m:apply>
		      <m:ci type="fn">f</m:ci>
		      <m:ci>z</m:ci>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:math>.
	    </para>
	  </statement>
	  
	  <proof>
	    <para id="lemmaproofp1">
	      With reference to <cnxn strength="5" target="below"/> we
	      introduce two vertical segments and define the closed
	      curves
	  
	      <m:math>
		<m:apply><m:eq/>
		  <m:ci>
		    <m:msub>
		      <m:mi>C</m:mi>
		      <m:mn>3</m:mn>
		    </m:msub>
		  </m:ci> 
		  <m:apply>
		    <m:times/>
		    <m:ci>a</m:ci>
		    <m:ci>b</m:ci>
		    <m:ci>c</m:ci>
		    <m:ci>d</m:ci>
		    <m:ci>a</m:ci>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:math>
	      (where the 
	      <m:math overflow="scroll" display="inline">
		<m:ci>bc</m:ci>	      
	      </m:math> arc is clockwise and the
	      <m:math overflow="scroll" display="inline">
		<m:ci>da</m:ci> </m:math> arc is counter-clockwise)
	      and
	     
	      <m:math>
		<m:apply><m:eq/>
		  <m:ci>
		    <m:msub>
		      <m:mi>C</m:mi>
		      <m:mn>4</m:mn>
		    </m:msub>
		  </m:ci>
		  <m:apply>
		    <m:times/>
		    <m:ci>a</m:ci>
		    <m:ci>d</m:ci>
		    <m:ci>c</m:ci>
		    <m:ci>b</m:ci>
		    <m:ci>a</m:ci>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:math>
	      
	      (where the 
	      <m:math overflow="scroll" display="inline">
		<m:ci>ad</m:ci>	      
	      </m:math>
	      arc is counter-clockwise and the
	      <m:math overflow="scroll" display="inline">
		<m:ci>cb</m:ci>	      
	      </m:math>
	      arc is clockwise). By merely following the arrows we learn that
	      
	      <m:math display="block">
		<m:apply><m:eq/>
		  <m:apply><m:int/>
		    <m:bvar><m:ci>z</m:ci></m:bvar>
		    <m:domainofapplication><m:ci>
			<m:msub>
			  <m:mi>C</m:mi>
			  <m:mn>1</m:mn>
			</m:msub>
		      </m:ci></m:domainofapplication>
		    <m:apply>
		      <m:ci type="fn">f</m:ci>
		      <m:ci>z</m:ci>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		  <m:apply><m:plus/>
		    <m:apply><m:int/>
		      <m:bvar><m:ci>z</m:ci></m:bvar>
		      <m:domainofapplication><m:ci>
			  <m:msub>
			    <m:mi>C</m:mi>
			    <m:mn>2</m:mn>
			  </m:msub>
			</m:ci></m:domainofapplication>
		      <m:apply>
			<m:ci type="fn">f</m:ci>
			<m:ci>z</m:ci>
		      </m:apply>
		    </m:apply>
		    <m:apply><m:int/>
		      <m:bvar><m:ci>z</m:ci></m:bvar>
		      <m:domainofapplication>
			<m:ci>
			  <m:msub>
			    <m:mi>C</m:mi>
			    <m:mn>3</m:mn>
			  </m:msub>
			</m:ci>
		      </m:domainofapplication>
		      <m:apply>
			<m:ci type="fn">f</m:ci>
			<m:ci>z</m:ci>
		      </m:apply>
		    </m:apply>
		    <m:apply><m:int/>
		      <m:bvar><m:ci>z</m:ci></m:bvar>
		      <m:domainofapplication><m:ci>
			  <m:msub>
			    <m:mi>C</m:mi>
			    <m:mn>4</m:mn>
			  </m:msub>
			</m:ci></m:domainofapplication>
		      <m:apply>
			<m:ci type="fn">f</m:ci>
			<m:ci>z</m:ci>
		      </m:apply>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:math>

	      As <cnxn strength="5" document="m10264" target="cauchy">Cauchy's Theorem</cnxn> implies that
	      the integrals over
	      
	      <m:math>
		<m:ci>
		  <m:msub>
		    <m:mi>C</m:mi>
		    <m:mn>3</m:mn>
		  </m:msub>
		</m:ci>
	      </m:math>
	      
	      and
	      
	      <m:math>
		<m:ci>
		  <m:msub>
		    <m:mi>C</m:mi>
		    <m:mn>4</m:mn>
		  </m:msub>
		</m:ci>
	      </m:math> each vanish, we have our result.
	    </para>
	  </proof>
	</rule>
      </para>

      
      <figure id="below" orient="horizontal">
	<name>Curve Replacement Figure</name>
	<media type="image/png" src="curvelemma2.png"/>
	<caption>The Curve Replacement Lemma</caption>
      </figure>

      
      <para id="p2">
	This Lemma says that in order to integrate a function it
	suffices to integrate it over regions where it is singular,
	<foreign>i.e.</foreign> nondifferentiable.
      </para>

      
      <para id="examplep2">
	Let us apply this reasoning to the integral
	
	<m:math display="block">
	  <m:apply>
	    <m:int/>
	    <m:bvar>
	      <m:ci>z</m:ci>
	    </m:bvar>
	    <m:domainofapplication>
	      <m:ci>C</m:ci>
	    </m:domainofapplication>
	    <m:apply>
	      <m:divide/>
	      <m:ci>z</m:ci>
	      <m:apply>
		<m:times/>
		<m:apply>
		  <m:minus/>
		  <m:ci>z</m:ci>
		  <m:ci><m:msub>
		      <m:mi>λ</m:mi>
		      <m:mn>1</m:mn>
		    </m:msub></m:ci>
		</m:apply>
		<m:apply>
		  <m:minus/>
		  <m:ci>z</m:ci>
		  <m:ci><m:msub>
		      <m:mi>λ</m:mi>
		      <m:mn>2</m:mn>
		    </m:msub></m:ci>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	  </m:apply>
	</m:math>
	
	where <m:math><m:ci>C</m:ci></m:math> encircles both 
	
	<m:math>
	  <m:ci><m:msub>
	      <m:mi>λ</m:mi>
	      <m:mn>1</m:mn>
	    </m:msub></m:ci>
	</m:math> and 
	
	<m:math>
	  <m:ci><m:msub>
	      <m:mi>λ</m:mi>
	      <m:mn>2</m:mn>
	    </m:msub></m:ci>
	</m:math> as depicted in <cnxn target="concnpoles" strength="9"/>.  We find that
	
	<m:math display="block">
	  <m:apply>
	    <m:eq/>
	    <m:apply>
	      <m:int/>
	      <m:bvar>
		<m:ci>z</m:ci>
	      </m:bvar>
	      <m:domainofapplication>
		<m:ci>C</m:ci>
	      </m:domainofapplication>
	      <m:apply>
		<m:divide/>
		<m:ci>z</m:ci>
		<m:apply>
		  <m:times/>
		  <m:apply>
		    <m:minus/>
		    <m:ci>z</m:ci>
		    <m:ci><m:msub>
			<m:mi>λ</m:mi>
			<m:mn>1</m:mn>
		      </m:msub></m:ci>
		  </m:apply>
		  <m:apply>
		    <m:minus/>
		    <m:ci>z</m:ci>
		    <m:ci><m:msub>
			<m:mi>λ</m:mi>
			<m:mn>2</m:mn>
		      </m:msub></m:ci>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	    <m:apply>
	      <m:plus/>
	      <m:apply>
		<m:int/>
		<m:bvar>
		  <m:ci>z</m:ci>
		</m:bvar>
		<m:domainofapplication>
		  <m:ci><m:msub>
		      <m:mi>C</m:mi>
		      <m:mn>1</m:mn>
		    </m:msub></m:ci>
		</m:domainofapplication>
		<m:apply>
		  <m:divide/>
		  <m:ci>z</m:ci>
		  <m:apply>
		    <m:times/>
		    <m:apply>
		      <m:minus/>
		      <m:ci>z</m:ci>
		      <m:ci><m:msub>
			  <m:mi>λ</m:mi>
			  <m:mn>1</m:mn>
			</m:msub></m:ci>
		    </m:apply>
		    <m:apply>
		      <m:minus/>
		      <m:ci>z</m:ci>
		      <m:ci><m:msub>
			  <m:mi>λ</m:mi>
			  <m:mn>2</m:mn>
			</m:msub></m:ci>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	      <m:apply>
		<m:int/>
		<m:bvar>
		  <m:ci>z</m:ci>
		</m:bvar>
		<m:domainofapplication>
		  <m:ci><m:msub>
		      <m:mi>C</m:mi>
		      <m:mn>2</m:mn>
		    </m:msub></m:ci>
		</m:domainofapplication>
		<m:apply>
		  <m:divide/>
		  <m:ci>z</m:ci>
		  <m:apply>
		    <m:times/>
		    <m:apply>
		      <m:minus/>
		      <m:ci>z</m:ci>
		      <m:ci><m:msub>
			  <m:mi>λ</m:mi>
			  <m:mn>1</m:mn>
			</m:msub></m:ci>
		    </m:apply>
		    <m:apply>
		      <m:minus/>
		      <m:ci>z</m:ci>
		      <m:ci><m:msub>
			  <m:mi>λ</m:mi>
			  <m:mn>2</m:mn>
			</m:msub></m:ci>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	  </m:apply>
	</m:math>
	Developing the integrand in partial fractions we find
	
	<m:math display="block">
	  <m:apply>
	    <m:eq/>
	    <m:apply>
	      <m:int/>
	      <m:bvar>
		<m:ci>z</m:ci>
	      </m:bvar>
	      <m:domainofapplication>
		<m:ci><m:msub>
		    <m:mi>C</m:mi>
		    <m:mn>1</m:mn>
		  </m:msub></m:ci>
	      </m:domainofapplication>
	      <m:apply>
		<m:divide/>
		<m:ci>z</m:ci>
		<m:apply>
		  <m:times/>
		  <m:apply>
		    <m:minus/>
		    <m:ci>z</m:ci>
		    <m:ci><m:msub>
			<m:mi>λ</m:mi>
			<m:mn>1</m:mn>
		      </m:msub></m:ci>
		  </m:apply>
		  <m:apply>
		    <m:minus/>
		    <m:ci>z</m:ci>
		    <m:ci><m:msub>
			<m:mi>λ</m:mi>
			<m:mn>2</m:mn>
		      </m:msub></m:ci>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	    <m:apply>
	      <m:plus/>
	      <m:apply>
		<m:times/>
		<m:apply>
		  <m:divide/>
		  <m:ci><m:msub>
		      <m:mi>λ</m:mi>
		      <m:mn>1</m:mn>
		    </m:msub></m:ci>
		  <m:apply>
		    <m:minus/>
		    <m:ci><m:msub>
			<m:mi>λ</m:mi>
			<m:mn>1</m:mn>
		      </m:msub></m:ci>
		    <m:ci><m:msub>
			<m:mi>λ</m:mi>
			<m:mn>2</m:mn>
		      </m:msub></m:ci>
		  </m:apply>
		</m:apply>
		<m:apply>
		  <m:int/>
		  <m:bvar>
		    <m:ci>z</m:ci>
		  </m:bvar>
		  <m:domainofapplication>
		    <m:ci><m:msub>
			<m:mi>C</m:mi>
			<m:mn>1</m:mn>
		      </m:msub></m:ci>
		  </m:domainofapplication>
		  <m:apply>
		    <m:divide/>
		    <m:cn>1</m:cn>
		    <m:apply>
		      <m:minus/>
		      <m:ci>z</m:ci>
		      <m:ci><m:msub>
			  <m:mi>λ</m:mi>
			  <m:mn>1</m:mn>
			</m:msub></m:ci>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	      <m:apply>
		<m:times/>
		<m:apply>
		  <m:divide/>
		  <m:ci><m:msub>
		      <m:mi>λ</m:mi>
		      <m:mn>2</m:mn>
		    </m:msub></m:ci>
		  <m:apply>
		    <m:minus/>
		    <m:ci><m:msub>
			<m:mi>λ</m:mi>
			<m:mn>2</m:mn>
		      </m:msub></m:ci>
		    <m:ci><m:msub>
			<m:mi>λ</m:mi>
			<m:mn>1</m:mn>
		      </m:msub></m:ci>
		  </m:apply>
		</m:apply>
		<m:apply>  
		  <m:int/>
		  <m:bvar>
		    <m:ci>z</m:ci>
		  </m:bvar>
		  <m:domainofapplication>
		    <m:ci><m:msub>
			<m:mi>C</m:mi>
			<m:mn>1</m:mn>
		      </m:msub></m:ci>
		  </m:domainofapplication>
		  <m:apply>
		    <m:divide/>
		    <m:cn>1</m:cn>
		    <m:apply>
		      <m:minus/>
		      <m:ci>z</m:ci>
		      <m:ci><m:msub>
			  <m:mi>λ</m:mi>
			  <m:mn>2</m:mn>
			</m:msub></m:ci>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	    <m:apply>
	      <m:divide/>
	      <m:apply>
		<m:times/>
		<m:cn>2</m:cn>
		<m:pi/>
		<m:imaginaryi/>
		<m:ci><m:msub>
		    <m:mi>λ</m:mi>
		    <m:mn>1</m:mn>
		  </m:msub></m:ci>
	      </m:apply>
	      <m:apply>
		<m:minus/>
		<m:ci><m:msub>
		    <m:mi>λ</m:mi>
		    <m:mn>1</m:mn>
		  </m:msub></m:ci>
		<m:ci><m:msub>
		    <m:mi>λ</m:mi>
		    <m:mn>2</m:mn>
		  </m:msub></m:ci>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	  </m:apply>
	</m:math>


	Similarly,
	
	<m:math display="block">
	  <m:apply>
	    <m:eq/>
	    <m:apply>
	      <m:int/>
	      <m:bvar>
		<m:ci>z</m:ci>
	      </m:bvar>
	      <m:domainofapplication>
		<m:ci><m:msub>
		    <m:mi>C</m:mi>
		    <m:mn>2</m:mn>
		  </m:msub></m:ci>
	      </m:domainofapplication>
	      <m:apply>
		<m:divide/>
		<m:ci>z</m:ci>
		<m:apply>
		  <m:times/>
		  <m:apply>
		    <m:minus/>
		    <m:ci>z</m:ci>
		    <m:ci><m:msub>
			<m:mi>λ</m:mi>
			<m:mn>1</m:mn>
		      </m:msub></m:ci>
		  </m:apply>
		  <m:apply>
		    <m:minus/>
		    <m:ci>z</m:ci>
		    <m:ci><m:msub>
			<m:mi>λ</m:mi>
			<m:mn>2</m:mn>
		      </m:msub></m:ci>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	    <m:apply>
	      <m:divide/>
	      <m:apply>
		<m:times/>
		<m:cn>2</m:cn>
		<m:pi/>
		<m:imaginaryi/>
		<m:ci><m:msub>
		    <m:mi>λ</m:mi>
		    <m:mn>2</m:mn>
		  </m:msub></m:ci>
	      </m:apply>
	      <m:apply>
		<m:minus/>
		<m:ci><m:msub>
		    <m:mi>λ</m:mi>
		    <m:mn>2</m:mn>
		  </m:msub></m:ci>
		<m:ci><m:msub>
		    <m:mi>λ</m:mi>
		    <m:mn>1</m:mn>
		  </m:msub></m:ci>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	  </m:apply>
	</m:math>
	Putting things back together we find

	<equation id="eq8">
	  <m:math>
	    <m:apply>
	      <m:eq/>
	      <m:apply>
		<m:int/>
		<m:bvar>
		  <m:ci>z</m:ci>
		</m:bvar>
		<m:domainofapplication>
		  <m:ci>C</m:ci>
		</m:domainofapplication>
		<m:apply>
		  <m:divide/>
		  <m:ci>z</m:ci>
		  <m:apply>
		    <m:times/>
		    <m:apply>
		      <m:minus/>
		      <m:ci>z</m:ci>
		      <m:ci><m:msub>
			  <m:mi>λ</m:mi>
			  <m:mn>1</m:mn>
			</m:msub></m:ci>
		    </m:apply>
		    <m:apply>
		      <m:minus/>
		      <m:ci>z</m:ci>
		      <m:ci><m:msub>
			  <m:mi>λ</m:mi>
			  <m:mn>2</m:mn>
			</m:msub></m:ci>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	      <m:apply>
		<m:times/>
		<m:cn>2</m:cn>
		<m:pi/>
		<m:imaginaryi/>
		<m:apply>
		  <m:plus/>
		  <m:apply>
		    <m:divide/>
		    <m:ci><m:msub>
			<m:mi>λ</m:mi>
			<m:mn>1</m:mn>
		      </m:msub></m:ci>
		    <m:apply>
		      <m:minus/>
		      <m:ci><m:msub>
			  <m:mi>λ</m:mi>
			  <m:mn>1</m:mn>
			</m:msub></m:ci>
		      <m:ci><m:msub>
			  <m:mi>λ</m:mi>
			  <m:mn>2</m:mn>
			</m:msub></m:ci>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		  <m:apply>
		    <m:divide/>
		    <m:ci><m:msub>
			<m:mi>λ</m:mi>
			<m:mn>2</m:mn>
		      </m:msub></m:ci>
		    <m:apply>
		      <m:minus/>
		      <m:ci><m:msub>
			  <m:mi>λ</m:mi>
			  <m:mn>2</m:mn>
			</m:msub></m:ci>
		      <m:ci><m:msub>
			  <m:mi>λ</m:mi>
			  <m:mn>1</m:mn>
			</m:msub></m:ci>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	      <m:apply>
		<m:times/>
		<m:cn>2</m:cn>
		<m:pi/>
		<m:imaginaryi/>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	  </m:math>
	</equation>
      </para>

      
      <figure id="concnpoles">
	<media type="images/png" src="notdone.png"/>
	<caption>Concentrating on the poles.</caption>
      </figure>

      
      <para id="para2b">
	We may view <cnxn target="eq8" strength="9"/> as a special
	instance of integrating a rational function around a curve
	that encircles all of the zeros of its denominator.  In
	particular, recalling that <cnxn document="m10264" target="eq5" strength="9">cauchy's theorem eqn5</cnxn> and <cnxn document="m10264" target="eq6" strength="9">Cauchy's theorem
	eqn6</cnxn>, we find
	
	<equation id="eq9">
	  <m:math>
	    <m:apply>
	      <m:eq/>
	      <m:apply>
		<m:int/>
		<m:bvar>
		  <m:ci>z</m:ci>
		</m:bvar>
		<m:domainofapplication>
		  <m:ci>C</m:ci>
		</m:domainofapplication>
		<m:apply>
		  <m:ci type="fn">q</m:ci>
		  <m:ci>z</m:ci>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	      <m:apply>
		<m:sum/>
		<m:bvar>
		  <m:ci>j</m:ci>
		</m:bvar>
		<m:lowlimit>
		  <m:cn>1</m:cn>
		</m:lowlimit>
		<m:uplimit>
		  <m:ci>h</m:ci>
		</m:uplimit>
		<m:apply>
		  <m:sum/>
		  <m:bvar>
		    <m:ci>k</m:ci>
		  </m:bvar>
		  <m:lowlimit>
		    <m:cn>1</m:cn>
		  </m:lowlimit>
		  <m:uplimit>
		    <m:ci><m:msub>
			<m:mi>m</m:mi>
			<m:mi>j</m:mi>
		      </m:msub></m:ci>
		  </m:uplimit>
		  <m:apply>
		    <m:int/>
		    <m:bvar>
		      <m:ci>z</m:ci>
		    </m:bvar>
		    <m:domainofapplication>
		      <m:ci><m:msub>
			  <m:mi>C</m:mi>
			  <m:mi>j</m:mi>
			</m:msub></m:ci>
		    </m:domainofapplication>
		    <m:apply>
		      <m:divide/>
		      <m:ci><m:msub>
			  <m:mi>q</m:mi>
			  <m:mrow>
			    <m:mi>j</m:mi>
			    <m:mo>,</m:mo>
			    <m:mi>k</m:mi>
			  </m:mrow>
			</m:msub></m:ci>
		      <m:apply>
			<m:power/>
			<m:apply>
			  <m:minus/>
			  <m:ci>z</m:ci>
			  <m:ci><m:msub>
			      <m:mi>λ</m:mi>
			      <m:mi>j</m:mi>
			    </m:msub></m:ci>
			</m:apply>
			<m:ci>k</m:ci>
		      </m:apply>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	      <m:apply>
		<m:times/>
		<m:cn>2</m:cn>
		<m:pi/>
		<m:imaginaryi/>
		<m:apply>
		  <m:sum/>
		  <m:bvar>
		    <m:ci>j</m:ci>
		  </m:bvar>
		  <m:lowlimit>
		    <m:cn>1</m:cn>
		  </m:lowlimit>
		  <m:uplimit>
		    <m:ci>h</m:ci>
		  </m:uplimit>
		  <m:ci><m:msub>
		      <m:mi>q</m:mi>
		      <m:mrow>
			<m:mi>j</m:mi>
			<m:mo>,</m:mo>
			<m:mn>1</m:mn>
		      </m:mrow>
		    </m:msub></m:ci>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	  </m:math>
	</equation>
      </para>

      
      <para id="p3">
	To take a slightly more complicated example let us integrate
	
	<m:math>
	  <m:apply><m:divide/>
	    <m:apply>
	      <m:ci type="fn">f</m:ci>
	      <m:ci>z</m:ci>
	    </m:apply>
	    <m:apply><m:minus/>
	      <m:ci>z</m:ci>
	      <m:ci>a</m:ci>
	    </m:apply>
	  </m:apply>
	</m:math>
	
	over some closed curve <m:math><m:ci>C</m:ci></m:math> inside
	of which <m:math><m:ci>f</m:ci></m:math> is differentiable and
	<m:math><m:ci>a</m:ci></m:math> resides. Our Curve Replacement
	Lemma now permits us to claim that
	
	<m:math display="block">
	  <m:apply><m:eq/>
	    <m:apply><m:int/>
	      <m:bvar><m:ci>z</m:ci></m:bvar>
	      <m:domainofapplication><m:ci>C</m:ci></m:domainofapplication>
	      <m:apply><m:divide/>
		<m:apply>
		  <m:ci type="fn">f</m:ci>
		  <m:ci>z</m:ci>
		</m:apply>
		<m:apply><m:minus/>
		  <m:ci>z</m:ci>
		  <m:ci>a</m:ci>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	    <m:apply><m:int/>
	      <m:bvar><m:ci>z</m:ci></m:bvar>
	      <m:domainofapplication>
		<m:apply>
		  <m:ci type="fn">C</m:ci>
		  <m:ci>a</m:ci>
		  <m:ci>r</m:ci>
		</m:apply>
	      </m:domainofapplication>
	      <m:apply><m:divide/>
		<m:apply>
		  <m:ci type="fn">f</m:ci>
		  <m:ci>z</m:ci>
		</m:apply>
		<m:apply><m:minus/>
		  <m:ci>z</m:ci>
		  <m:ci>a</m:ci>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	  </m:apply>
	</m:math>

	It appears that one can go no further without specifying
	<m:math><m:ci>f</m:ci></m:math>.  The alert reader however
	recognizes that in the integral over

	<m:math>
	  <m:apply>
	    <m:ci type="fn">C</m:ci>
	    <m:ci>a</m:ci>
	    <m:ci>r</m:ci>
	  </m:apply>
	</m:math>
	is independent of <m:math><m:ci>r</m:ci></m:math> and so
	proceeds to let
	
	<m:math>
	  <m:apply><m:tendsto/>
	    <m:ci>r</m:ci>
	    <m:cn>0</m:cn>
	  </m:apply>
	</m:math>, in which case
	
	<m:math>
	  <m:apply><m:tendsto/>
	    <m:ci>z</m:ci>
	    <m:ci>a</m:ci>
	  </m:apply>
	</m:math>
	and
	
	<m:math>
	  <m:apply><m:tendsto/>
	    <m:apply>
	      <m:ci type="fn">f</m:ci>
	      <m:ci>z</m:ci>
	    </m:apply>
	    <m:apply>
	      <m:ci type="fn">f</m:ci>
	      <m:ci>a</m:ci>
	    </m:apply>
	  </m:apply>
	</m:math>.  Computing the integral of
	
	<m:math>
	  <m:apply><m:divide/>
	    <m:cn>1</m:cn>
	    <m:apply><m:minus/>
	      <m:ci>z</m:ci>
	      <m:ci>a</m:ci>
	    </m:apply>
	  </m:apply>
	</m:math>
	along the way we are led to the hope that
	
	<m:math display="block">
	  <m:apply><m:eq/>
	    <m:apply><m:int/>
	      <m:bvar><m:ci>z</m:ci></m:bvar>
	      <m:domainofapplication><m:ci>C</m:ci></m:domainofapplication>
	      <m:apply><m:divide/>
		<m:apply>
		  <m:ci type="fn">f</m:ci>
		  <m:ci>z</m:ci>
		</m:apply>
		<m:apply><m:minus/>
		  <m:ci>z</m:ci>
		  <m:ci>a</m:ci>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	    <m:apply><m:times/>
	      <m:apply>
		<m:ci type="fn">f</m:ci>
		<m:ci>a</m:ci>
	      </m:apply>
	      <m:cn>2</m:cn>
	      <m:pi/>
	      <m:imaginaryi/>
	    </m:apply>
	  </m:apply>
	</m:math>
      </para>

      
      <para id="defn2ex1p1">
	In support of this conclusion we note that
	
	<m:math display="block">
	  <m:apply><m:eq/>
	    <m:apply><m:int/>
	      <m:bvar><m:ci>z</m:ci></m:bvar>
	      <m:domainofapplication>
		<m:apply>
		  <m:ci type="fn">C</m:ci>
		  <m:ci>a</m:ci>
		  <m:ci>r</m:ci>
		</m:apply>
	      </m:domainofapplication>
	      <m:apply><m:divide/>
		<m:apply>
		  <m:ci type="fn">f</m:ci>
		  <m:ci>z</m:ci>
		</m:apply>
		<m:apply><m:minus/>
		  <m:ci>z</m:ci>
		  <m:ci>a</m:ci>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	    <m:apply>
	      <m:int/>
	      <m:bvar><m:ci>z</m:ci></m:bvar>
	      <m:domainofapplication>
		<m:apply>
		  <m:ci type="fn">C</m:ci>
		  <m:ci>a</m:ci>
		  <m:ci>r</m:ci>
		</m:apply>
	      </m:domainofapplication>
	      <m:apply><m:minus/>
		<m:apply><m:plus/>
		  <m:apply><m:divide/>
		    <m:apply>
		      <m:ci type="fn">f</m:ci>
		      <m:ci>z</m:ci>
		    </m:apply>
		    <m:apply><m:minus/>
		      <m:ci>z</m:ci>
		      <m:ci>a</m:ci>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		  <m:apply><m:divide/>
		    <m:apply>
		      <m:ci type="fn">f</m:ci>
		      <m:ci>a</m:ci>
		    </m:apply>
		    <m:apply><m:minus/>
		      <m:ci>z</m:ci>
		      <m:ci>a</m:ci>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:apply>
		<m:apply><m:divide/>
		  <m:apply>
		    <m:ci type="fn">f</m:ci>
		    <m:ci>a</m:ci>
		  </m:apply>
		  <m:apply><m:minus/>
		    <m:ci>z</m:ci>
		    <m:ci>a</m:ci>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	    <m:apply><m:plus/>
	      <m:apply><m:times/>
		<m:apply>
		  <m:ci type="fn">f</m:ci>
		  <m:ci>a</m:ci>
		</m:apply>
		<m:apply><m:int/>
		  <m:bvar><m:ci>z</m:ci></m:bvar>
		  <m:domainofapplication><m:apply>
		      <m:ci type="fn">C</m:ci>
		      <m:ci>a</m:ci>
		      <m:ci>r</m:ci>
		    </m:apply>
		  </m:domainofapplication>
		  <m:apply><m:divide/>
		    <m:cn>1</m:cn>
		    <m:apply><m:minus/>
		      <m:ci>z</m:ci>
		      <m:ci>a</m:ci>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	      <m:apply><m:int/>
		<m:bvar><m:ci>z</m:ci></m:bvar>
		<m:domainofapplication><m:apply>
		    <m:ci type="fn">C</m:ci>
		    <m:ci>a</m:ci>
		    <m:ci>r</m:ci>
		  </m:apply>
		</m:domainofapplication>
		<m:apply><m:divide/>
		  <m:apply><m:minus/>
		    <m:apply>
		      <m:ci type="fn">f</m:ci>
		      <m:ci>z</m:ci>
		    </m:apply>
		    <m:apply>
		      <m:ci type="fn">f</m:ci>
		      <m:ci>a</m:ci>
		    </m:apply> 
		  </m:apply>
		  <m:apply><m:minus/>
		    <m:ci>z</m:ci>
		    <m:ci>a</m:ci>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	  </m:apply>
	</m:math>
	
	Now the first term is
	
	<m:math>
	  <m:apply><m:times/>
	    <m:apply>
	      <m:ci type="fn">f</m:ci>
	      <m:ci>a</m:ci>
	    </m:apply>
	    <m:cn>2</m:cn>
	    <m:pi/>
	    <m:imaginaryi/>
	  </m:apply>
	</m:math>
	
	regardless of <m:math><m:ci>r</m:ci></m:math> while, as 
	
	<m:math>
	  <m:apply><m:tendsto/>
	    <m:ci>r</m:ci>
	    <m:cn>0</m:cn>
	  </m:apply>
	</m:math>, the integrand of the second term approaches
	
	<m:math>
	  <m:apply>
	    <m:diff/>
	    <m:bvar>
	      <m:ci>a</m:ci>
	    </m:bvar>
	    <m:apply>
	      <m:ci type="fn">f</m:ci>
	      <m:ci>a</m:ci>
	    </m:apply>
	  </m:apply>
	</m:math>
	
	and the region of integration approaches the point
	<m:math><m:ci>a</m:ci></m:math>.  Regarding this second term,
	as the integrand remains bounded as the perimeter of
	
	<m:math>
	  <m:apply>
	    <m:ci type="fn">C</m:ci>
	    <m:ci>a</m:ci>
	    <m:ci>r</m:ci>
	  </m:apply>
	</m:math>
	approaches zero the value of the integral must itself be zero.
	This result if typically known as
      </para> 

      
      <rule id="cauchy" type="formula">
	<name>Cauchy's Integral Formula</name>
	<statement>
	  <para id="formulastatep1">
	    If <m:math><m:ci>f</m:ci></m:math> is differentiable on
	    and in the closed curve <m:math><m:ci>C</m:ci></m:math>
	    then
	    
	    <equation id="eq10">
	      <m:math display="block">
		<m:apply><m:eq/>
		  <m:apply>
		    <m:ci type="fn">f</m:ci>
		    <m:ci>a</m:ci>
		  </m:apply>
		  <m:apply><m:times/>
		    <m:apply><m:divide/>
		      <m:cn>1</m:cn>
		      <m:apply><m:times/>
			<m:cn>2</m:cn>
			<m:pi/>
			<m:imaginaryi/>
		      </m:apply>
		    </m:apply>
		    <m:apply><m:int/>
		      <m:bvar><m:ci>z</m:ci></m:bvar>
		      <m:domainofapplication>
			<m:ci>C</m:ci>
		      </m:domainofapplication>
		      <m:apply><m:divide/>
			<m:apply>
			  <m:ci type="fn">f</m:ci>
			  <m:ci>z</m:ci>
			</m:apply>
			<m:apply><m:minus/>
			  <m:ci>z</m:ci>
			  <m:ci>a</m:ci>
			</m:apply>
		      </m:apply>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:math>
	    </equation>
	    
	    for each a lying inside <m:math><m:ci>C</m:ci></m:math>. 
	  </para>
	</statement>
      </rule>

      
      <para id="cauchyp2">
	The consequences of such a formula run far and deep. We shall
	delve into only one or two.  First, we note that, as a does
	not lie on <m:math><m:ci>C</m:ci></m:math>, the right hand
	side is a perfectly smooth function of
	<m:math><m:ci>a</m:ci></m:math>. Hence, differentiating each
	side, we find
	
	<equation id="eq11">
	  <m:math>
	    <m:apply>
	      <m:eq/>
	      <m:apply>
		<m:diff/>
		<m:bvar>
		  <m:ci>a</m:ci>
		</m:bvar>
		<m:apply>
		  <m:ci type="fn">f</m:ci>
		  <m:ci>a</m:ci>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	      <m:apply><m:times/>
		<m:apply><m:divide/>
		  <m:cn>1</m:cn>
		  <m:apply><m:times/>
		    <m:cn>2</m:cn>
		    <m:pi/>
		    <m:imaginaryi/>
		  </m:apply>
		</m:apply>
		<m:apply><m:int/>
		  <m:bvar><m:ci>z</m:ci></m:bvar>
		  <m:domainofapplication>
		    <m:ci>C</m:ci>
		  </m:domainofapplication>
		  <m:apply><m:divide/>
		    <m:apply>
		      <m:ci type="fn">f</m:ci>
		      <m:ci>z</m:ci>
		    </m:apply>
		    <m:apply>
		      <m:power/>
		      <m:apply>
			<m:minus/>
			<m:ci>z</m:ci>
			<m:ci>a</m:ci>
		      </m:apply>
		      <m:cn>2</m:cn>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	  </m:math>
	</equation>


	for each a lying inside <m:math><m:ci>C</m:ci></m:math>.
	Applying this reasoning <m:math><m:ci>n</m:ci></m:math> times
	we arrive at a formula for the n-th derivative of
	<m:math><m:ci>f</m:ci></m:math> at
	<m:math><m:ci>a</m:ci></m:math>,


	<equation id="eq12">
	  <m:math>
	    <m:apply>
	      <m:eq/>
	      <m:apply>
		<m:diff/>
		<m:bvar>
		  <m:ci>a</m:ci>
		  <m:degree>
		    <m:ci>n</m:ci>
		  </m:degree>
		</m:bvar>
		<m:apply>
		  <m:ci type="fn">f</m:ci>
		  <m:ci>a</m:ci>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	      <m:apply>
		<m:times/>
		<m:apply>
		  <m:divide/>
		  <m:apply>
		    <m:factorial/>
		    <m:ci>n</m:ci>
		  </m:apply>
		  <m:apply>
		    <m:times/>
		    <m:cn>2</m:cn>
		    <m:pi/>
		    <m:imaginaryi/>
		  </m:apply>
		</m:apply>
		<m:apply>
		  <m:int/>
		  <m:bvar>
		    <m:ci>z</m:ci>
		  </m:bvar>
		  <m:domainofapplication>
		    <m:ci>C</m:ci>
		  </m:domainofapplication>
		  <m:apply>
		    <m:divide/>
		    <m:apply>
		      <m:ci type="fn">f</m:ci>
		      <m:ci>z</m:ci>
		    </m:apply>
		    <m:apply>
		      <m:power/>
		      <m:apply>
			<m:minus/>
			<m:ci>z</m:ci>
			<m:ci>a</m:ci>
		      </m:apply>
		      <m:apply>
			<m:plus/>
			<m:cn>1</m:cn>
			<m:ci>n</m:ci>
		      </m:apply>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	  </m:math>
	</equation>


	for each a lying inside <m:math><m:ci>C</m:ci></m:math>. The
	upshot is that once <m:math><m:ci>f</m:ci></m:math> is shown
	to be differentiable it must in fact be infinitely
	differentiable.  As a simple extension let us consider
	
	<m:math display="block">
	  <m:apply>
	    <m:times/>
	    <m:apply>
	      <m:divide/>
	      <m:cn>1</m:cn>
	      <m:apply>
		<m:times/>
		<m:cn>2</m:cn>
		<m:pi/>
		<m:imaginaryi/>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	    <m:apply>
	      <m:int/>
	      <m:bvar>
		<m:ci>z</m:ci>
	      </m:bvar>
	      <m:domainofapplication>
		<m:ci>C</m:ci>
	      </m:domainofapplication>
	      <m:apply>
		<m:divide/>
		<m:apply>
		  <m:ci type="fn">f</m:ci>
		  <m:ci>z</m:ci>
		</m:apply>
		<m:apply>
		  <m:times/>
		  <m:apply>
		    <m:minus/>
		    <m:ci>z</m:ci>
		    <m:ci><m:msub>
			<m:mi>λ</m:mi>
			<m:mn>1</m:mn>
		      </m:msub></m:ci>
		  </m:apply>
		  <m:apply>
		    <m:power/>
		    <m:apply>
		      <m:minus/>
		      <m:ci>z</m:ci>
		      <m:ci><m:msub>
			  <m:mi>λ</m:mi>
			  <m:mn>2</m:mn>
			</m:msub></m:ci>
		    </m:apply>
		    <m:cn>2</m:cn>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	  </m:apply>
	</m:math>
	
	where <m:math><m:ci>f</m:ci></m:math> is still assumed
	differentiable on and in <m:math><m:ci>C</m:ci></m:math> and
	that <m:math><m:ci>C</m:ci></m:math> encircles both
	
	<m:math>
	  <m:ci><m:msub>
	      <m:mi>λ</m:mi>
	      <m:mn>1</m:mn>
	    </m:msub></m:ci>
	</m:math> and 
	<m:math>
	  <m:ci><m:msub><m:mi>λ</m:mi><m:mn>2</m:mn>
	    </m:msub></m:ci></m:math>.  By the curve replacement
	lemma this integral is the sum
	
	<m:math display="block">
	  <m:apply>
	    <m:plus/>
	    <m:apply>
	      <m:times/>
	      <m:apply>
		<m:divide/>
		<m:cn>1</m:cn>
		<m:apply>
		  <m:times/>
		  <m:cn>2</m:cn>
		  <m:pi/>
		  <m:imaginaryi/>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	      <m:apply>
		<m:int/>
		<m:bvar>
		  <m:ci>z</m:ci>
		</m:bvar>
		<m:domainofapplication>
		  <m:ci><m:msub>
		      <m:mi>C</m:mi>
		      <m:mn>1</m:mn>
		    </m:msub></m:ci>
		</m:domainofapplication>
		<m:apply>
		  <m:divide/>
		  <m:apply>
		    <m:ci type="fn">f</m:ci>
		    <m:ci>z</m:ci>
		  </m:apply>
		  <m:apply>
		    <m:times/>
		    <m:apply>
		      <m:minus/>
		      <m:ci>z</m:ci>
		      <m:ci><m:msub>
			  <m:mi>λ</m:mi>
			  <m:mn>1</m:mn>
			</m:msub></m:ci>
		    </m:apply>
		    <m:apply>
		      <m:power/>
		      <m:apply>
			<m:minus/>
			<m:ci>z</m:ci>
			<m:ci><m:msub>
			    <m:mi>λ</m:mi>
			    <m:mn>2</m:mn>
			  </m:msub></m:ci>
		      </m:apply>
		      <m:cn>2</m:cn>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	    <m:apply>
	      <m:times/>
	      <m:apply>
		<m:divide/>
		<m:cn>1</m:cn>
		<m:apply>
		  <m:times/>
		  <m:cn>2</m:cn>
		  <m:pi/>
		  <m:imaginaryi/>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	      <m:apply>
		<m:int/>
		<m:bvar>
		  <m:ci>z</m:ci>
		</m:bvar>
		<m:domainofapplication>
		  <m:ci><m:msub>
		      <m:mi>C</m:mi>
		      <m:mn>2</m:mn>
		    </m:msub></m:ci>
		</m:domainofapplication>
		<m:apply>
		  <m:divide/>
		  <m:apply>
		    <m:ci type="fn">f</m:ci>
		    <m:ci>z</m:ci>
		  </m:apply>
		  <m:apply>
		    <m:times/>
		    <m:apply>
		      <m:minus/>
		      <m:ci>z</m:ci>
		      <m:ci><m:msub>
			  <m:mi>λ</m:mi>
			  <m:mn>1</m:mn>
			</m:msub></m:ci>
		    </m:apply>
		    <m:apply>
		      <m:power/>
		      <m:apply>
			<m:minus/>
			<m:ci>z</m:ci>
			<m:ci><m:msub>
			    <m:mi>λ</m:mi>
			    <m:mn>2</m:mn>
			  </m:msub></m:ci>
		      </m:apply>
		      <m:cn>2</m:cn>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	  </m:apply>
	</m:math>
	
	where
	
	<m:math>
	  <m:ci><m:msub>
	      <m:mi>λ</m:mi>
	      <m:mi>j</m:mi>
	    </m:msub></m:ci>
	</m:math>
	
	now lies in only
	
	<m:math>
	  <m:ci><m:msub>
	      <m:mi>C</m:mi>
	      <m:mi>j</m:mi>
	    </m:msub></m:ci>
	</m:math>.  As
	
	<m:math>
	  <m:apply>
	    <m:divide/>
	    <m:apply>
	      <m:ci type="fn">f</m:ci>
	      <m:ci>z</m:ci>
	    </m:apply>
	    <m:apply>
	      <m:minus/>
	      <m:ci>z</m:ci>
	      <m:ci><m:msub>
		  <m:mi>λ</m:mi>
		  <m:mn>2</m:mn>
		</m:msub></m:ci>
	    </m:apply>
	  </m:apply>
	</m:math>
	
	is well behaved in 
	
	<m:math>
	  <m:ci><m:msub>
	      <m:mi>C</m:mi>
	      <m:mn>1</m:mn>
	    </m:msub></m:ci>
	</m:math> 
	
	we may use <cnxn target="eq10" strength="8"/> to
	conclude that
	
	<m:math display="block">
	  <m:apply>
	    <m:eq/>
	    <m:apply>
	      <m:times/>
	      <m:apply>
		<m:divide/>
		<m:cn>1</m:cn>
		<m:apply>
		  <m:times/>
		  <m:cn>2</m:cn>
		  <m:pi/>
		  <m:imaginaryi/>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	      <m:apply>
		<m:int/>
		<m:bvar>
		  <m:ci>z</m:ci>
		</m:bvar>
		<m:domainofapplication>
		  <m:ci><m:msub>
		      <m:mi>C</m:mi>
		      <m:mn>1</m:mn>
		    </m:msub></m:ci>
		</m:domainofapplication>
		<m:apply>
		  <m:divide/>
		  <m:apply>
		    <m:ci type="fn">f</m:ci>
		    <m:ci>z</m:ci>
		  </m:apply>
		  <m:apply>
		    <m:times/>
		    <m:apply>
		      <m:minus/>
		      <m:ci>z</m:ci>
		      <m:ci><m:msub>
			  <m:mi>λ</m:mi>
			  <m:mn>1</m:mn>
			</m:msub></m:ci>
		    </m:apply>
		    <m:apply>
		      <m:power/>
		      <m:apply>
			<m:minus/>
			<m:ci>z</m:ci>
			<m:ci><m:msub>
			    <m:mi>λ</m:mi>
			    <m:mn>2</m:mn>
			  </m:msub></m:ci>
		      </m:apply>
		      <m:cn>2</m:cn>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	    <m:apply>
	      <m:divide/>
	      <m:apply>
		<m:ci type="fn">f</m:ci>
		<m:ci><m:msub>
		    <m:mi>λ</m:mi>
		    <m:mn>1</m:mn>
		  </m:msub></m:ci>
	      </m:apply>
	      <m:apply>
		<m:power/>
		<m:apply>
		  <m:minus/>
		  <m:ci><m:msub>
		      <m:mi>λ</m:mi>
		      <m:mn>1</m:mn>
		    </m:msub></m:ci>
		  <m:ci><m:msub>
		      <m:mi>λ</m:mi>
		      <m:mn>2</m:mn>
		    </m:msub></m:ci>
		</m:apply>
		<m:cn>2</m:cn>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	  </m:apply>
	</m:math>
	
	Similarly, as 
	
	<m:math>
	  <m:apply>
	    <m:divide/>
	    <m:apply>
	      <m:ci type="fn">f</m:ci>
	      <m:ci>z</m:ci>
	    </m:apply>
	    <m:apply>
	      <m:minus/>
	      <m:ci>z</m:ci>
	      <m:ci><m:msub>
		  <m:mi>λ</m:mi>
		  <m:mn>1</m:mn>
		</m:msub></m:ci>
	    </m:apply>
	  </m:apply>
	</m:math>
	
	is well behaved in 
	
	<m:math>
	  <m:ci><m:msub>
	      <m:mi>C</m:mi>
	      <m:mn>2</m:mn>
	    </m:msub></m:ci>
	</m:math>
	
	we may use <cnxn target="eq11" strength="9"/> to conclude that
	
	<m:math display="block">
	  <m:apply>
	    <m:eq/>
	    <m:apply>
	      <m:times/>
	      <m:apply>
		<m:divide/>
		<m:cn>1</m:cn>
		<m:apply>
		  <m:times/>
		  <m:cn>2</m:cn>
		  <m:pi/>
		  <m:imaginaryi/>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	      <m:apply>
		<m:int/>
		<m:bvar>
		  <m:ci>z</m:ci>
		</m:bvar>
		<m:domainofapplication>
		  <m:ci><m:msub>
		      <m:mi>C</m:mi>
		      <m:mn>2</m:mn>
		    </m:msub></m:ci>
		</m:domainofapplication>
		<m:apply>
		  <m:divide/>
		  <m:apply>
		    <m:ci type="fn">f</m:ci>
		    <m:ci>z</m:ci>
		  </m:apply>
		  <m:apply>
		    <m:times/>
		    <m:apply>
		      <m:minus/>
		      <m:ci>z</m:ci>
		      <m:ci><m:msub>
			  <m:mi>λ</m:mi>
			  <m:mn>1</m:mn>
			</m:msub></m:ci>
		    </m:apply>
		    <m:apply>
		      <m:power/>
		      <m:apply>
			<m:minus/>
			<m:ci>z</m:ci>
			<m:ci><m:msub>
			    <m:mi>λ</m:mi>
			    <m:mn>2</m:mn>
			  </m:msub></m:ci>
		      </m:apply>
		      <m:cn>2</m:cn>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	    <m:apply>
	      <m:csymbol definitionURL="http://cnx.rice.edu/cd/cnxmath.ocd#evaluateat"/>
	      <m:bvar>
		<m:ci>a</m:ci>
	      </m:bvar>
	      <m:lowlimit>
		<m:ci>
		  <m:msub><m:mi>λ</m:mi><m:mn>2</m:mn></m:msub>
		</m:ci>
	      </m:lowlimit>
	      <m:apply>
		<m:diff/>
		<m:bvar>
		  <m:ci>a</m:ci>
		</m:bvar>
		<m:apply>
		  <m:divide/>
		  <m:apply>
		    <m:ci type="fn">f</m:ci>
		    <m:ci>a</m:ci>
		  </m:apply>
		  <m:apply>
		    <m:minus/>
		    <m:ci>a</m:ci>
		    <m:ci><m:msub>
			<m:mi>λ</m:mi>
			<m:mn>1</m:mn>
		      </m:msub></m:ci>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	  </m:apply>
	</m:math>  
	
	These calculations can be read as a concrete instance of
      </para>

      
      <rule id="residue" type="theorem">
	<name>The Residue Theorem</name>
	<statement>
	  <para id="residuestatep1">
	    If <m:math><m:ci>g</m:ci></m:math> is a polynomial with roots
	    
	    <m:math>
	      <m:set>
		<m:bvar>
		  <m:ci><m:msub>
		      <m:mi>λ</m:mi>
		      <m:mi>j</m:mi>
		    </m:msub></m:ci>
		</m:bvar>
		<m:condition>
		  <m:apply>
		    <m:eq/>
		    <m:ci>j</m:ci>
		    <m:set>
		      <m:cn>1</m:cn>
		      <m:ci>…</m:ci>
		      <m:ci>h</m:ci>
		    </m:set>
		  </m:apply>
		</m:condition>
	      </m:set>
	    </m:math>
	    
	    of degree
	    
	    <m:math>
	      <m:set>
		<m:bvar>
		  <m:ci><m:msub>
		      <m:mi>d</m:mi>
		      <m:mi>j</m:mi>
		    </m:msub></m:ci>
		</m:bvar>
		<m:condition>
		  <m:apply>
		    <m:eq/>
		    <m:ci>j</m:ci>
		    <m:set>
		      <m:cn>1</m:cn>
		      <m:ci>…</m:ci>
		      <m:ci>h</m:ci>
		    </m:set>
		  </m:apply>
		</m:condition>
	      </m:set>
	    </m:math>
	    and <m:math><m:ci>C</m:ci></m:math> is a closed curve
	    encircling each of the
	    <m:math>
	      <m:ci><m:msub>
		  <m:mi>λ</m:mi>
		  <m:mi>j</m:mi>
		</m:msub></m:ci>
	    </m:math>
	    and <m:math><m:ci>f</m:ci></m:math> is differentiable on
	    and in <m:math><m:ci>C</m:ci></m:math> then

	    <m:math display="block">
	      <m:apply>
		<m:eq/>
		<m:apply>
		  <m:int/>
		  <m:bvar>
		    <m:ci>z</m:ci>
		  </m:bvar>
		  <m:domainofapplication>
		    <m:ci>C</m:ci>
		  </m:domainofapplication>
		  <m:apply>
		    <m:divide/>
		    <m:apply>
		      <m:ci type="fn">f</m:ci>
		      <m:ci>z</m:ci>
		    </m:apply>
		    <m:apply>
		      <m:ci type="fn">g</m:ci>
		      <m:ci>z</m:ci>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:apply>
		<m:apply>
		  <m:times/>
		  <m:cn>2</m:cn>
		  <m:pi/>
		  <m:imaginaryi/>
		  <m:apply>
		    <m:sum/>
		    <m:bvar>
		      <m:ci>j</m:ci>
		    </m:bvar>
		    <m:lowlimit>
		      <m:cn>1</m:cn>
		    </m:lowlimit>
		    <m:uplimit>
		      <m:ci>h</m:ci>
		    </m:uplimit>
		    <m:apply>
		      <m:ci type="fn">res</m:ci>
		      <m:ci><m:msub>
			  <m:mi>λ</m:mi>
			  <m:mi>j</m:mi>
			</m:msub></m:ci>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:math>
	    
	    where
	    
	    <m:math display="block">
	      <m:apply>
		<m:eq/>
		<m:apply>
		  <m:ci type="fn">res</m:ci>
		  <m:ci><m:msub>
		      <m:mi>λ</m:mi>
		      <m:mi>j</m:mi>
		    </m:msub></m:ci>
		</m:apply>
		<m:apply>
		  <m:limit/>
		  <m:bvar>
		    <m:ci>z</m:ci>
		  </m:bvar>
		  <m:lowlimit>
		    <m:ci><m:msub>
			<m:mi>λ</m:mi>
			<m:mi>j</m:mi>
		      </m:msub></m:ci>
		  </m:lowlimit>
		  <m:apply>
		    <m:times/>
		    <m:apply>
		      <m:divide/>
		      <m:cn>1</m:cn>
		      <m:apply>
			<m:factorial/>
			<m:apply>
			  <m:minus/>
			  <m:ci><m:msub>
			      <m:mi>d</m:mi>
			      <m:mi>j</m:mi>
			    </m:msub></m:ci>
			  <m:cn>1</m:cn>
			</m:apply>
		      </m:apply>
		    </m:apply>
		    <m:apply>
		      <m:diff/>
		      <m:bvar>
			<m:ci>z</m:ci>
			<m:degree>
			  <m:apply>
			    <m:minus/>
			    <m:ci><m:msub>
				<m:mi>d</m:mi>
				<m:mi>j</m:mi>
			      </m:msub></m:ci>
			    <m:cn>1</m:cn>
			  </m:apply>
			</m:degree>
		      </m:bvar>
		      <m:apply>
			<m:times/>
			<m:apply>
			  <m:power/>
			  <m:apply>
			    <m:minus/>
			    <m:ci>z</m:ci>
			    <m:ci><m:msub>
				<m:mi>λ</m:mi>
				<m:mi>j</m:mi>
			      </m:msub></m:ci>
			  </m:apply>
			  <m:ci><m:msub>
			      <m:mi>d</m:mi>
			      <m:mi>j</m:mi>
			    </m:msub></m:ci>
			</m:apply>
			<m:apply>
			  <m:divide/>
			    <m:apply>
			    <m:ci type="fn">f</m:ci>
			    <m:ci>z</m:ci>
			  </m:apply>
			  <m:apply>
			    <m:ci type="fn">g</m:ci>
			      <m:ci>z</m:ci>
			  </m:apply>
			</m:apply>
		      </m:apply>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:math>
	   
	    is called <emphasis>the residue of 
	      <m:math>
		<m:apply>
		  <m:divide/>
		  <m:ci>f</m:ci>
		  <m:ci>g</m:ci>
		</m:apply>
	      </m:math> at
	      
	      <m:math>
		<m:ci><m:msub>
		    <m:mi>λ</m:mi>
		    <m:mi>j</m:mi>
		  </m:msub></m:ci>
	      </m:math></emphasis>.</para>
	</statement>
      </rule>

      <para id="residuepara2">
	One of the most important <emphasis>instances</emphasis> of
	this theorem is the formula for the Inverse Laplace Transform.
      </para>
    </section>


  </content>
</document>
