<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<!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="m10264"> 

  <name>Cauchy's Theorem</name> 
  
  <metadata>
  <md:version>2.7</md:version>
  <md:created>2001/08/08</md:created>
  <md:revised>2002/07/26</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="markb">
      <md:firstname>Mark</md:firstname>
      
      <md:surname>Barrett</md:surname>
      <md:email>markb@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:maintainerlist>
  
  <md:keywordlist>
    <md:keyword>cauchy</md:keyword>
    <md:keyword>cauchy's</md:keyword>
    <md:keyword>complex</md:keyword>
    <md:keyword>curves</md:keyword>
    <md:keyword>functions</md:keyword>
    <md:keyword>integration</md:keyword>
    <md:keyword>linear algebra</md:keyword>
    <md:keyword>theorem</md:keyword>
  </md:keywordlist>

  <md:abstract>In this module we begin by discussing integrations of complex functions over complex curves and end with Cauchy's Theorem.</md:abstract>
</metadata>

  <content>
    <section id="introduction">
      <name>Introduction</name>
      
      <para id="intro">
	Our main goal is a better understanding of the partial
	fraction expansion of a given transfer function.  With respect
	to the example that closed the discussion of complex
	differentiation, see <cnxn document="m10276" target="eq13" strength="8">this equation </cnxn> - In <cnxn document="m10276" target="eq17" strength="8">this equation</cnxn>, we found
	
	<m:math display="block">
	  <m:apply>
	    <m:eq/>
	    <m:apply>
	      <m:inverse/>
	      <m:apply>
		<m:minus/>
		<m:apply>
		  <m:times/>
		  <m:ci>z</m:ci>
		  <m:ci>I</m:ci>
		</m:apply>
		<m:ci>B</m:ci>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	    <m:apply>
	      <m:plus/>
	      <m:apply>
		<m:times/>
		<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:ci><m:msub>
		    <m:mi>P</m:mi>
		    <m:mn>1</m:mn>
		  </m:msub></m:ci>
	      </m:apply>
	      <m:apply>
		<m:times/>
		<m:apply>
		  <m:divide/>
		  <m:cn>1</m:cn>
		  <m:apply>
		    <m:power/>
		    <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:cn>2</m:cn>
		  </m:apply>
		</m:apply>
		<m:ci><m:msub>
		    <m:mi>D</m:mi>
		    <m:mn>1</m:mn>
		  </m:msub></m:ci>
	      </m:apply>
	      <m:apply>
		<m:times/>
		<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:ci><m:msub>
		    <m:mi>P</m:mi>
		    <m:mn>2</m:mn>
		  </m:msub></m:ci>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	  </m:apply>
	</m:math>

	where the <m:math>
	  <m:ci><m:msub>
	      <m:mi>P</m:mi>
	      <m:mi>j</m:mi>
	    </m:msub></m:ci>
	</m:math>

	and <m:math>
	  <m:ci><m:msub>
	      <m:mi>D</m:mi>
	      <m:mi>j</m:mi>
	    </m:msub></m:ci>
	</m:math> enjoy the amazing properties

	<list id="properties" type="enumerated">
	  <item>
	    <equation id="eq1">
	      <m:math>
		<m:apply>
		  <m:eq/>
		  <m:apply>
		    <m:times/>
		    <m:ci>B</m:ci>
		    <m:ci><m:msub>
			<m:mi>P</m:mi>
			<m:mn>1</m:mn>
		      </m:msub></m:ci>
		  </m:apply>
		  <m:apply>
		    <m:times/>
		    <m:ci><m:msub>
			<m:mi>P</m:mi>
			<m:mn>1</m:mn>
		      </m:msub></m:ci>
		    <m:ci>B</m:ci>
		  </m:apply>
		  <m:apply>
		    <m:plus/>
		    <m:apply>
		      <m:times/>
		      <m:ci><m:msub>
			  <m:mi>λ</m:mi>
			  <m:mn>1</m:mn>
			</m:msub></m:ci>
		      <m:ci><m:msub>
			  <m:mi>P</m:mi>
			  <m:mn>1</m:mn>
			</m:msub></m:ci>
		    </m:apply>
		    <m:ci><m:msub>
			<m:mi>D</m:mi>
			<m:mn>1</m:mn>
		      </m:msub></m:ci>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:math>
	    </equation>

	    and 

	    <m:math display="block">
	      <m:apply>
		<m:eq/>
		<m:apply>
		  <m:times/>
		  <m:ci>B</m:ci>
		  <m:ci><m:msub>
		      <m:mi>P</m:mi>
		      <m:mn>2</m:mn>
		    </m:msub></m:ci>
		</m:apply>
		<m:apply>
		  <m:times/>
		  <m:ci><m:msub>
		      <m:mi>P</m:mi>
		      <m:mn>2</m:mn>
		    </m:msub></m:ci>
		  <m:ci>B</m:ci>
		</m:apply>
		<m:apply>
		  <m:times/>
		  <m:ci><m:msub>
		      <m:mi>λ</m:mi>
		      <m:mn>2</m:mn>
		    </m:msub></m:ci>
		  <m:ci><m:msub>
		      <m:mi>P</m:mi>
		      <m:mn>2</m:mn>
		    </m:msub></m:ci>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:math></item>
	  
	  <item>
	    <equation id="eq2">
	      <m:math>
		<m:apply>
		  <m:eq/>
		  <m:apply>
		    <m:plus/>
		    <m:ci><m:msub>
			<m:mi>P</m:mi>
			<m:mn>1</m:mn>
		      </m:msub></m:ci>
		    <m:ci><m:msub>
			<m:mi>P</m:mi>
			<m:mn>2</m:mn>
		      </m:msub></m:ci>
		  </m:apply>
		  <m:ci>I</m:ci>
		</m:apply>
	      </m:math>
	    </equation>
	  
	    <m:math display="block">
	      <m:apply>
		<m:eq/>
		<m:apply>
		  <m:power/>
		  <m:ci><m:msub>
		      <m:mi>P</m:mi>
		      <m:mn>1</m:mn>
		    </m:msub></m:ci>
		  <m:cn>2</m:cn>
		</m:apply>
		<m:ci><m:msub>
		    <m:mi>P</m:mi>
		    <m:mn>1</m:mn>
		  </m:msub></m:ci>
	      </m:apply>
	    </m:math>
	    
	    <m:math display="block">
	      <m:apply>
		<m:eq/>
		<m:apply>
		  <m:power/>
		  <m:ci><m:msub>
		      <m:mi>P</m:mi>
		      <m:mn>2</m:mn>
		    </m:msub></m:ci>
		  <m:cn>2</m:cn>
		</m:apply>
		<m:ci><m:msub>
		    <m:mi>P</m:mi>
		    <m:mn>2</m:mn>
		  </m:msub></m:ci>
	      </m:apply>
	    </m:math> 
	    
	    and
	    
	    <m:math display="block">
	      <m:apply>
		<m:eq/>
		<m:apply>
		  <m:power/>
		  <m:ci><m:msub>
		      <m:mi>D</m:mi>
		      <m:mn>1</m:mn>
		    </m:msub></m:ci>
		  <m:cn>2</m:cn>
		</m:apply>
		<m:cn>0</m:cn>
	      </m:apply>
	    </m:math>
	  </item>

	  <item>
	    <equation id="eq3">
	      <m:math>
		<m:apply>
		  <m:eq/>
		  <m:apply>
		    <m:times/>
		    <m:ci><m:msub>
			<m:mi>P</m:mi>
			<m:mn>1</m:mn>
		      </m:msub></m:ci>
		    <m:ci><m:msub>
			<m:mi>D</m:mi>
			<m:mn>1</m:mn>
		      </m:msub></m:ci>
		  </m:apply>
		  <m:apply>
		    <m:times/>
		    <m:ci><m:msub>
			<m:mi>D</m:mi>
			<m:mn>1</m:mn>
		      </m:msub></m:ci>
		    <m:ci><m:msub>
			<m:mi>P</m:mi>
			<m:mn>1</m:mn>
		      </m:msub></m:ci>
		  </m:apply>
		  <m:ci><m:msub>
		      <m:mi>D</m:mi>
		      <m:mn>1</m:mn>
		    </m:msub></m:ci>
		</m:apply>
	      </m:math>
	    </equation>

	    and

	    <m:math display="block">
	      <m:apply>
		<m:eq/>
		<m:apply>
		  <m:times/>
		  <m:ci><m:msub>
		      <m:mi>P</m:mi>
		      <m:mn>2</m:mn>
		    </m:msub></m:ci>
		  <m:ci><m:msub>
		      <m:mi>D</m:mi>
		      <m:mn>1</m:mn>
		    </m:msub></m:ci>
		</m:apply>
		<m:apply>
		  <m:times/>
		  <m:ci><m:msub>
		      <m:mi>D</m:mi>
		      <m:mn>1</m:mn>
		    </m:msub></m:ci>
		  <m:ci><m:msub>
		      <m:mi>P</m:mi>
		      <m:mn>2</m:mn>
		    </m:msub></m:ci>
		</m:apply>
		<m:cn>0</m:cn>
	      </m:apply>
	    </m:math></item>
	</list>

	In order to show that this <emphasis>always</emphasis>
	happens, <foreign>i.e.</foreign>, that it is not a quirk
	produced by the particular <m:math><m:ci>B</m:ci> </m:math> in
	<cnxn document="m10276" target="eq13" strength="8">this
	equation</cnxn>, we require a few additional tools from the
	theory of complex variables.  In particular, we need the fact
	that partial fraction expansions may be carried out through
	complex integration.
      </para>
    </section>


    <section id="cauch">
      <name>Integration of Complex Functions Over Complex Curves</name>
      
      <para id="p1">
	We shall be integrating complex functions over complex
	curves. Such a curve is parameterized by one complex valued
	or, equivalently, two real valued, function(s) of a real
	parameter (typically denoted by

	<m:math>
	  <m:ci>t</m:ci>
	</m:math>). More precisely,

	<m:math display="block">
	  <m:apply>
	    <m:equivalent/>
	    <m:ci>C</m:ci>
	    <m:set>
	      <m:bvar>
		<m:apply>
		  <m:eq/>
		  <m:apply>
		    <m:ci type="fn">z</m:ci>
		    <m:ci>t</m:ci>
		  </m:apply>
		  <m:apply>
		    <m:plus/>
		    <m:apply>
		      <m:ci type="fn">x</m:ci>
		      <m:ci>t</m:ci>
		    </m:apply>
		    <m:apply>
		      <m:times/>
		      <m:imaginaryi/>
		      <m:apply>
			<m:ci type="fn">y</m:ci>
			<m:ci>t</m:ci>
		      </m:apply>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:bvar>
	      <m:condition>
		<m:apply><m:leq/>
		  <m:ci>a</m:ci>
		  <m:ci>t</m:ci>
		  <m:ci>b</m:ci>
		</m:apply>
	      </m:condition>
	    </m:set>
	  </m:apply>
	</m:math>

	For example, if

	<m:math>
	  <m:apply><m:eq/>
	    <m:apply>
	      <m:ci type="fn">x</m:ci>
	      <m:ci>t</m:ci>
	    </m:apply>
	    <m:apply>
	      <m:ci type="fn">y</m:ci>
	      <m:ci>t</m:ci>
	    </m:apply>
	    <m:ci>t</m:ci>
	  </m:apply>
	</m:math>

	while

	<m:math>
	  <m:apply><m:eq/>
	    <m:ci>a</m:ci>
	    <m:cn>0</m:cn>
	  </m:apply>
	</m:math> and
	<m:math>
	  <m:apply><m:eq/>
	    <m:ci>b</m:ci>
	    <m:cn>1</m:cn>
	  </m:apply>
	</m:math>, then
	<m:math>
	  <m:ci>C</m:ci>
	</m:math>

	is the line segment joining

	<m:math>
	  <m:apply><m:plus/>
	    <m:cn>0</m:cn>
	    <m:apply><m:times/>
	      <m:imaginaryi/>
	      <m:cn>0</m:cn>
	    </m:apply>
	  </m:apply>
	</m:math>

	to

	<m:math>
	  <m:apply><m:plus/>
	    <m:cn>1</m:cn>
	    <m:imaginaryi/>
	  </m:apply>
	</m:math>.
      </para>
      
      <para id="p2">

	We now define

	<m:math display="block">
	  <m:apply><m:equivalent/>
	    <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">f</m:ci>
		<m:ci>z</m:ci>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	    <m:apply>
	      <m:int/>
	      <m:bvar><m:ci>t</m:ci></m:bvar>
	      <m:lowlimit><m:ci>a</m:ci></m:lowlimit>
	      <m:uplimit><m:ci>b</m:ci></m:uplimit>
	      <m:apply><m:times/>
		<m:apply>
		  <m:ci type="fn">f</m:ci>
		  <m:apply>
		    <m:ci type="fn">z</m:ci>
		    <m:ci>t</m:ci>
		  </m:apply>
		</m:apply>
		<m:apply>
		  <m:apply>
		    <m:diff/>
		    <m:ci type="fn">z</m:ci>
		  </m:apply>
		  <m:ci>t</m:ci>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	  </m:apply>
	</m:math>
	
	For example, if
	
	<m:math>
	  <m:apply><m:eq/>
	    <m:ci>C</m:ci>
	    <m:set>
	      <m:bvar>
		<m:apply><m:plus/>
		  <m:ci>t</m:ci>
		  <m:apply><m:times/>
		    <m:imaginaryi/>
		    <m:ci>t</m:ci>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:bvar>
	      <m:condition>
		<m:apply><m:leq/>
		  <m:cn>0</m:cn>
		  <m:ci>t</m:ci>
		  <m:cn>1</m:cn>
		</m:apply>
	      </m:condition>
	    </m:set>
	  </m:apply>
	</m:math> as above and
	
	<m:math>
	  <m:apply><m:eq/>
	    <m:apply>
	      <m:ci type="fn">f</m:ci>
	      <m:ci>z</m:ci>
	    </m:apply>
	    <m:ci>z</m:ci>
	  </m:apply>
	</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:ci>z</m:ci>
	    </m:apply>
	    <m:apply>
	      <m:int/>
	      <m:bvar><m:ci>t</m:ci></m:bvar>
	      <m:lowlimit><m:cn>0</m:cn></m:lowlimit>
	      <m:uplimit><m:cn>1</m:cn></m:uplimit>
	      <m:apply>
		<m:times/>
		<m:apply>
		  <m:plus/>
		  <m:ci>t</m:ci>
		  <m:apply>
		    <m:times/>
		    <m:imaginaryi/>
		    <m:ci>t</m:ci>
		  </m:apply>
		</m:apply>
		<m:apply>
		  <m:plus/>
		  <m:cn>1</m:cn>
		  <m:imaginaryi/>
		</m:apply> 
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	    <m:apply>
	      <m:int/>
	      <m:bvar><m:ci>t</m:ci></m:bvar>
	      <m:lowlimit><m:cn>0</m:cn></m:lowlimit>
	      <m:uplimit><m:cn>1</m:cn></m:uplimit>
	      <m:apply>
		<m:plus/>
		<m:apply>
		  <m:minus/>
		  <m:ci>t</m:ci>
		  <m:ci>t</m:ci>
		</m:apply>
		<m:apply>
		  <m:times/>
		  <m:imaginaryi/>
		  <m:cn>2</m:cn>
		  <m:ci>t</m:ci>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	    <m:imaginaryi/>
	  </m:apply>
	</m:math>
	
	while if
	
	<m:math>
	  <m:ci>C</m:ci>
	</m:math>
	
	is the unit circle

	<m:math>
	  <m:set>
	    <m:bvar>
	      <m:apply><m:exp/>
		<m:apply><m:times/>
		  <m:imaginaryi/>
		  <m:ci>t</m:ci>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:bvar>
	    <m:condition>
	      <m:apply><m:leq/>
		<m:cn>0</m:cn>
		<m:ci>t</m:ci>
		<m:apply><m:times/>
		  <m:cn>2</m:cn>
		  <m:pi/>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:condition>
	  </m:set>
	</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:ci>z</m:ci>
	    </m:apply>
	    <m:apply>
	      <m:int/>
	      <m:bvar><m:ci>t</m:ci></m:bvar>
	      <m:lowlimit><m:cn>0</m:cn></m:lowlimit>
	      <m:uplimit>
		<m:apply><m:times/>
		  <m:cn>2</m:cn>
		  <m:pi/>
		</m:apply>
	      </m:uplimit>
	      <m:apply>
		<m:times/>
		<m:apply>
		  <m:exp/>
		  <m:apply><m:times/>
		    <m:imaginaryi/>
		    <m:ci>t</m:ci>
		  </m:apply>
		</m:apply>
		<m:imaginaryi/>
		<m:apply><m:exp/>
		  <m:apply><m:times/>
		    <m:imaginaryi/>
		    <m:ci>t</m:ci>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	    <m:apply>
	      <m:times/>
	      <m:imaginaryi/>
	      <m:apply>
		<m:int/>
		<m:bvar><m:ci>t</m:ci></m:bvar>
		<m:lowlimit><m:cn>0</m:cn></m:lowlimit>
		<m:uplimit>
		  <m:apply><m:times/>
		    <m:cn>2</m:cn>
		    <m:pi/>
		  </m:apply>
		</m:uplimit>
		<m:apply><m:exp/>
		  <m:apply><m:times/>
		    <m:imaginaryi/>
		    <m:cn>2</m:cn>
		    <m:ci>t</m:ci>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	    <m:apply>
	      <m:times/>
	      <m:imaginaryi/>
	      <m:apply><m:int/>
		<m:bvar><m:ci>t</m:ci></m:bvar>
		<m:lowlimit><m:cn>0</m:cn></m:lowlimit>
		<m:uplimit>
		  <m:apply><m:times/>
		    <m:cn>2</m:cn>
		    <m:pi/>
		  </m:apply>
		</m:uplimit>
		<m:apply><m:plus/>
		  <m:apply><m:cos/>
		    <m:apply><m:times/>
		      <m:cn>2</m:cn>
		      <m:ci>t</m:ci>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		  <m:apply><m:times/>
		    <m:imaginaryi/>
		    <m:apply><m:sin/>
		      <m:apply><m:times/>
			<m:cn>2</m:cn>
			<m:ci>t</m:ci>
		      </m:apply>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	    <m:cn>0</m:cn>
	  </m:apply>
	</m:math>
      </para>
      

      <para id="p3">
	Remaining with the unit circle but now integrating

	<m:math>
	  <m:apply><m:eq/>
	    <m:apply>
	      <m:ci type="fn">f</m:ci>
	      <m:ci>z</m:ci>
	    </m:apply>
	    <m:apply><m:divide/>
	      <m:cn>1</m:cn>
	      <m:ci>z</m:ci>
	    </m:apply>
	  </m:apply>
	</m:math> 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>C</m:ci></m:domainofapplication>
	      <m:apply><m:inverse/>
		<m:ci>z</m:ci>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	    <m:apply>
	      <m:int/>
	      <m:bvar><m:ci>t</m:ci></m:bvar>
	      <m:lowlimit><m:cn>0</m:cn></m:lowlimit>
	      <m:uplimit>
		<m:apply><m:times/>
		  <m:cn>2</m:cn>
		  <m:pi/>
		</m:apply>
	      </m:uplimit>
	      <m:apply><m:times/>
		<m:apply><m:exp/>
		  <m:apply><m:minus/>
		    <m:apply><m:times/>
		      <m:imaginaryi/>
		      <m:ci>t</m:ci>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:apply>
		<m:imaginaryi/>
		<m:apply><m:exp/>
		  <m:apply><m:times/>
		    <m:imaginaryi/>
		    <m:ci>t</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>
      </para>

      <para id="p4">
	We generalize this calculation to arbitrary (integer) powers
	over arbitrary circles.  More precisely, for integer
	<m:math>
	  <m:ci>m</m:ci>
	</m:math>
	and fixed complex
	<m:math>
	  <m:ci>a</m:ci>
	</m:math>
	we integrate

	<m:math>
	  <m:apply><m:power/>
	    <m:apply><m:minus/>
	      <m:ci>z</m:ci>
	      <m:ci>a</m:ci>
	    </m:apply>
	    <m:ci>m</m:ci>
	  </m:apply>
	</m:math>

	over

	<m:math display="block">
	  <m:apply><m:equivalent/>
	    <m:apply>
	      <m:ci type="fn">C</m:ci>
	      <m:ci>a</m:ci>
	      <m:ci>r</m:ci>
	    </m:apply>
	    <m:set>
	      <m:bvar>
		<m:apply><m:plus/>
		  <m:ci>a</m:ci>
		  <m:apply><m:times/>
		    <m:ci>r</m:ci>
		    <m:apply><m:exp/>
		      <m:apply><m:times/>
			<m:imaginaryi/>
			<m:ci>t</m:ci>
		      </m:apply>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:bvar>
	      <m:condition>
		<m:apply><m:leq/>
		  <m:cn>0</m:cn>
		  <m:ci>t</m:ci>
		  <m:apply><m:times/>
		    <m:cn>2</m:cn>
		    <m:pi/>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:condition>
	    </m:set>
	  </m:apply>
	</m:math> the circle of radius

	<m:math>
	  <m:ci>r</m:ci>
	</m:math>
	centered at

	<m:math>
	  <m:ci>a</m:ci>
	</m:math>.  We find
	
	<equation id="eq4">
	  <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:power/>
		  <m:apply><m:minus/>
		    <m:ci>z</m:ci>
		    <m:ci>a</m:ci>
		  </m:apply>
		  <m:ci>m</m:ci>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	      <m:apply><m:int/>
		<m:bvar><m:ci>t</m:ci></m:bvar>
		<m:lowlimit><m:cn>0</m:cn></m:lowlimit>
		<m:uplimit>
		  <m:apply><m:times/>
		    <m:cn>2</m:cn>
		    <m:pi/>
		  </m:apply>
		</m:uplimit>
		<m:apply><m:times/>
		  <m:apply><m:power/>
		    <m:apply><m:minus/>
		      <m:apply><m:plus/>
			<m:ci>a</m:ci>
			<m:apply><m:times/>
			  <m:ci>r</m:ci>
			  <m:apply><m:exp/>
			    <m:apply><m:times/>
			      <m:imaginaryi/>
			      <m:ci>t</m:ci>
			    </m:apply>
			  </m:apply>
			</m:apply>
		      </m:apply>
		      <m:ci>a</m:ci>
		    </m:apply>
		    <m:ci>m</m:ci>
		  </m:apply>
		  <m:ci>r</m:ci>
		  <m:imaginaryi/>
		  <m:apply><m:exp/>
		    <m:apply><m:times/>
		      <m:imaginaryi/>
		      <m:ci>t</m:ci>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	      <m:apply>
		<m:times/>
		<m:imaginaryi/>
		<m:apply>
		  <m:power/>
		  <m:ci>r</m:ci>
		  <m:apply><m:plus/>
		    <m:ci>m</m:ci>
		    <m:cn>1</m:cn>
		  </m:apply>
		</m:apply>
		<m:apply>
		  <m:int/>
		  <m:bvar><m:ci>t</m:ci></m:bvar>
		  <m:lowlimit><m:cn>0</m:cn></m:lowlimit>
		  <m:uplimit>
		    <m:apply><m:times/>
		      <m:cn>2</m:cn>
		      <m:pi/>
		    </m:apply>
		  </m:uplimit>
		  <m:apply><m:exp/>
		    <m:apply><m:times/>
		      <m:imaginaryi/>
		      <m:apply><m:plus/>
			<m:ci>m</m:ci>
			<m:cn>1</m:cn>
		      </m:apply>
		      <m:ci>t</m:ci>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	  </m:math>
	</equation>
	
	
	<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:power/>
		<m:apply><m:minus/>
		  <m:ci>z</m:ci>
		  <m:ci>a</m:ci>
		</m:apply>
		<m:ci>m</m:ci>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	    <m:apply>
	      <m:times/>
	      <m:imaginaryi/>
	      <m:apply>
		<m:power/>
		<m:ci>r</m:ci>
		<m:apply><m:plus/>
		  <m:ci>m</m:ci>
		  <m:cn>1</m:cn>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	      <m:apply>
		<m:int/>
		<m:bvar><m:ci>t</m:ci></m:bvar>
		<m:lowlimit><m:cn>0</m:cn></m:lowlimit>
		<m:uplimit>
		  <m:apply><m:times/>
		    <m:cn>2</m:cn>
		    <m:pi/>
		  </m:apply>
		</m:uplimit>
		<m:apply><m:plus/>
		  <m:apply><m:cos/>
		    <m:apply><m:times/>
		      <m:apply><m:plus/>
			<m:ci>m</m:ci>
			<m:cn>1</m:cn>
		      </m:apply>  
		      <m:ci>t</m:ci>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		  <m:apply><m:times/>
		    <m:imaginaryi/>
		    <m:apply><m:sin/>
		      <m:apply><m:times/>
			<m:apply><m:plus/>
			  <m:ci>m</m:ci>
			  <m:cn>1</m:cn>
			</m:apply>  
			<m:ci>t</m:ci>
		      </m:apply>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	    <m:piecewise>
	      <m:piece>
		<m:apply><m:times/>
		  <m:cn>2</m:cn>
		  <m:pi/>
		  <m:imaginaryi/>
		</m:apply>
		<m:apply><m:eq/>
		  <m:ci>m</m:ci>
		  <m:cn>-1</m:cn>
		</m:apply>
	      </m:piece>
	      <m:otherwise>
		<m:cn>0</m:cn>
	      </m:otherwise>
	    </m:piecewise>
	  </m:apply>
	</m:math>

      </para>
      

      <para id="p5">
	When integrating more general functions it is often convenient
	to express the integral in terms of its real and imaginary
	parts. More precisely
	
	<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: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>x</m:ci></m:bvar>
		<m:domainofapplication>
		  <m:ci>C</m:ci>
		</m:domainofapplication>
		<m:apply>
		  <m:plus/>
		  <m:apply>
		    <m:ci type="fn">u</m:ci>
		    <m:ci>x</m:ci>
		    <m:ci>y</m:ci>
		  </m:apply>
		  <m:apply>
		    <m:times/>
		    <m:imaginaryi/>
		    <m:apply>
		      <m:ci type="fn">v</m:ci>
		      <m:ci>x</m:ci>
		      <m:ci>y</m:ci>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	      <m:apply>
		<m:times/>
		<m:imaginaryi/>
		<m:apply>
		  <m:int/>
		  <m:bvar><m:ci>y</m:ci></m:bvar>
		  <m:domainofapplication>
		    <m:ci>C</m:ci>
		  </m:domainofapplication>
		  <m:apply>
		    <m:plus/>
		    <m:apply>
		      <m:ci type="fn">u</m:ci>
		      <m:ci>x</m:ci>
		      <m:ci>y</m:ci>
		    </m:apply>
		    <m:apply>
		      <m:times/>
		      <m:imaginaryi/>
		      <m:apply>
			<m:ci type="fn">v</m:ci>
			<m:ci>x</m:ci>
			<m:ci>y</m:ci>
		      </m:apply>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	  </m:apply>
	</m:math>
	
	<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:ci type="fn">f</m:ci>
		<m:ci>z</m:ci>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	    <m:apply>
	      <m:plus/>
	      <m:apply>
		<m:minus/>
		<m:apply>
		  <m:int/>
		  <m:bvar><m:ci>x</m:ci></m:bvar>
		  <m:domainofapplication>
		    <m:ci>C</m:ci>
		  </m:domainofapplication>
		  <m:apply>
		    <m:ci type="fn">u</m:ci>
		    <m:ci>x</m:ci>
		    <m:ci>y</m:ci>
		  </m:apply>
		</m:apply>
		<m:apply>
		  <m:int/>
		  <m:bvar><m:ci>y</m:ci></m:bvar>
		  <m:domainofapplication>
		    <m:ci>C</m:ci>
		  </m:domainofapplication>
		  <m:apply>
		    <m:ci type="fn">v</m:ci>
		    <m:ci>x</m:ci>
		    <m:ci>y</m:ci>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	      <m:apply>
		<m:times/>
		<m:imaginaryi/>
		<m:apply>
		  <m:int/>
		  <m:bvar><m:ci>x</m:ci></m:bvar>
		  <m:domainofapplication>
		    <m:ci>C</m:ci>
		  </m:domainofapplication>
		  <m:apply>
		    <m:ci type="fn">v</m:ci>
		    <m:ci>x</m:ci>
		    <m:ci>y</m:ci>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	       <m:apply>
		<m:times/>
		<m:imaginaryi/>
		<m:apply>
		  <m:int/>
		  <m:bvar><m:ci>y</m:ci></m:bvar>
		  <m:domainofapplication>
		    <m:ci>C</m:ci>
		  </m:domainofapplication>
		  <m:apply>
		    <m:ci type="fn">u</m:ci>
		    <m:ci>x</m:ci>
		    <m:ci>y</m:ci>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	  </m:apply>
	</m:math>

	<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: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>t</m:ci></m:bvar>
		<m:lowlimit><m:ci>a</m:ci></m:lowlimit>
		<m:uplimit><m:ci>b</m:ci></m:uplimit>
		<m:apply><m:minus/>
		  <m:apply><m:times/>
		    <m:apply>
		      <m:ci type="fn">u</m:ci>
		      <m:apply>
			<m:ci type="fn">x</m:ci>
			<m:ci>t</m:ci>
		      </m:apply>
		      <m:apply>
			<m:ci type="fn">y</m:ci>
			<m:ci>t</m:ci>
		      </m:apply>
		    </m:apply>
		    <m:apply>
		      <m:apply>
			<m:diff/>
			<m:ci type="fn">x</m:ci>
		      </m:apply>
		      <m:ci>t</m:ci>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		  <m:apply><m:times/>
		    <m:apply>
		      <m:ci type="fn">v</m:ci>
		      <m:apply>
			<m:ci type="fn">x</m:ci>
			<m:ci>t</m:ci>
		      </m:apply>
		      <m:apply>
			<m:ci type="fn">y</m:ci>
			<m:ci>t</m:ci>
		      </m:apply>
		    </m:apply>
		    <m:apply>
		      <m:apply><m:diff/>
			<m:ci type="fn">y</m:ci>
		      </m:apply>
		      <m:ci>t</m:ci>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	      <m:apply>
		<m:times/>
		<m:imaginaryi/>
		<m:apply>
		  <m:int/>
		  <m:bvar><m:ci>t</m:ci></m:bvar>
		  <m:lowlimit><m:ci>a</m:ci></m:lowlimit>
		  <m:uplimit><m:ci>b</m:ci></m:uplimit>
		  <m:apply><m:plus/>
		    <m:apply><m:times/>
		      <m:apply>
			<m:ci type="fn">u</m:ci>
			<m:apply>
			  <m:ci type="fn">x</m:ci>
			  <m:ci>t</m:ci>
			</m:apply>
			<m:apply>
			  <m:ci type="fn">y</m:ci>
			  <m:ci>t</m:ci>
			</m:apply>
		      </m:apply>
		      <m:apply>
			<m:apply>
			  <m:diff/>
			  <m:ci type="fn">y</m:ci>
			</m:apply>
			<m:ci>t</m:ci>
		      </m:apply>
		    </m:apply>
		    <m:apply><m:times/>
		      <m:apply>
			<m:ci type="fn">v</m:ci>
			<m:apply>
			  <m:ci type="fn">x</m:ci>
			  <m:ci>t</m:ci>
			</m:apply>
			<m:apply>
			  <m:ci type="fn">y</m:ci>
			  <m:ci>t</m:ci>
			</m:apply>
		      </m:apply>
		      <m:apply>
			<m:apply>
			  <m:diff/>
			  <m:ci type="fn">x</m:ci>
			</m:apply>
			<m:ci>t</m:ci>
		      </m:apply>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	  </m:apply>
	</m:math>
	
      </para>
      
      <para id="p6">
	The second line should invoke memories of:

	<rule id="defn1" type="theorem">
	  <name>Green's Theorem</name>
	  <statement>
	    <para id="green_p1"> If
	      <m:math>
		<m:ci>C</m:ci>
	      </m:math>
	      is a closed curve and
	      <m:math>
		<m:ci>M</m:ci>
	      </m:math>
	      and 
	      <m:math>
		<m:ci>N</m:ci>
	      </m:math>
	      are continuously differentiable real-valued functions on

	      <m:math>
		<m:ci>
		  <m:msub>
		    <m:mi>C</m:mi>
		    <m:mi>in</m:mi>
		  </m:msub>
		</m:ci> 
	      </m:math>, the region enclosed by

	      <m:math>
		<m:ci>C</m:ci>
	      </m:math>, then

	      <m:math display="block">
		<m:apply>
		  <m:eq/>
		  <m:apply>
		    <m:plus/>
		    <m:apply>
		      <m:int/>
		      <m:bvar><m:ci>x</m:ci></m:bvar>
		      <m:domainofapplication>
			<m:ci>C</m:ci>
		      </m:domainofapplication>
		      <m:ci>M</m:ci>
		    </m:apply>
		    <m:apply>
		      <m:int/>
		      <m:bvar><m:ci>y</m:ci></m:bvar>
		      <m:domainofapplication>
			<m:ci>C</m:ci>
		      </m:domainofapplication>
		      <m:ci>N</m:ci>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		  <m:apply><m:int/>
		    <m:bvar><m:ci>y</m:ci></m:bvar>
		    <m:apply><m:int/>
		      <m:bvar><m:ci>x</m:ci></m:bvar>
		      <m:domainofapplication>
			<m:ci><m:msub>
			    <m:mi>C</m:mi>
			    <m:mi>in</m:mi>
			  </m:msub></m:ci>
		      </m:domainofapplication>
		      <m:apply><m:minus/>
			<m:apply>
			  <m:partialdiff/>
			  <m:bvar><m:ci>x</m:ci></m:bvar>
			  <m:ci>N</m:ci>
			</m:apply>
			<m:apply><m:partialdiff/>
			  <m:bvar><m:ci>y</m:ci></m:bvar>
			  <m:ci>M</m:ci>
			</m:apply>
		      </m:apply>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:math>
	    </para>
	  </statement>
	</rule>
      </para>


      <para id="p7">
	Applying this to the situation above, we find, so long as
	<m:math>
	  <m:ci>C</m:ci>
	</m:math> is closed, 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:ci type="fn">f</m:ci>
		<m:ci>z</m:ci>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	    <m:apply><m:plus/>
	      <m:apply><m:minus/>
		<m:apply><m:int/>
		  <m:bvar><m:ci>y</m:ci></m:bvar>
		  <m:apply><m:int/>
		    <m:bvar><m:ci>x</m:ci></m:bvar>
		    <m:domainofapplication>
		      <m:ci><m:msub>
			  <m:mi>C</m:mi>
			  <m:mi>in</m:mi>
			</m:msub></m:ci>
		    </m:domainofapplication>
		    <m:apply><m:plus/>
		      <m:apply><m:partialdiff/>
			<m:bvar><m:ci>x</m:ci></m:bvar>
			<m:ci>v</m:ci>
		      </m:apply>
		      <m:apply><m:partialdiff/>
			<m:bvar><m:ci>y</m:ci></m:bvar>
			<m:ci>u</m:ci>
		      </m:apply>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	      <m:apply>
		<m:times/>
		<m:imaginaryi/>
		<m:apply><m:int/>
		  <m:bvar><m:ci>y</m:ci></m:bvar>
		  <m:apply><m:int/>
		    <m:bvar><m:ci>x</m:ci></m:bvar>
		    <m:domainofapplication>
		      <m:ci><m:msub>
			  <m:mi>C</m:mi>
			  <m:mi>in</m:mi>
			</m:msub></m:ci>
		    </m:domainofapplication>
		    <m:apply><m:plus/>
		      <m:apply><m:partialdiff/>
			<m:bvar><m:ci>x</m:ci></m:bvar>
			<m:ci>u</m:ci>
		      </m:apply>
		      <m:apply><m:partialdiff/>
			<m:bvar><m:ci>y</m:ci></m:bvar>
			<m:ci>v</m:ci>
		      </m:apply>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	  </m:apply>
	</m:math>
      </para>

      <para id="p8">
	At first glance it appears that Green's Theorem only serves to
	muddy the waters. Recalling the <cnxn strength="5" document="m10276" target="sec4">Cauchy-Riemann
	  equations</cnxn> however we find that each of these double
	integrals is in fact identically zero! In brief, we have
	proven:

	<rule id="cauchy" type="theorem">
	  <name>Cauchy's Theorem</name>

	  <statement>
	    <para id="cauchy_p1"> 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
	      
	      <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">f</m:ci>
		      <m:ci>z</m:ci>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		  <m:cn>0</m:cn>
		</m:apply>
	      </m:math>.
	    </para>
	  </statement>
	</rule>
      </para>


      <para id="p9">
	Strictly speaking, in order to invoke Green's Theorem we
	require not only that
	<m:math>
	  <m:ci>f</m:ci>
	</m:math>
	be differentiable but that its derivative in fact be
	continuous. This however is simply a limitation of our simple
	mode of proof; Cauchy's Theorem is true as stated.
      </para>


      <para id="para10">
	This theorem, together with <cnxn target="eq4" strength="9"/>, permits us to integrate every proper rational
	function.  More precisely, if
	<m:math>
	  <m:apply>
	    <m:eq/>
	    <m:ci>q</m:ci>
	    <m:apply>
	      <m:divide/>
	      <m:ci>f</m:ci>
	      <m:ci>g</m:ci>
	    </m:apply>
	  </m:apply>
	</m:math> where <m:math><m:ci>f</m:ci>
	</m:math> is a polynomial of degree at most 
	
	<m:math>
	  <m:apply>
	    <m:minus/>
	    <m:ci>m</m:ci>
	    <m:cn>1</m:cn>
	  </m:apply>
	</m:math> and 
	
	<m:math><m:ci>g</m:ci></m:math> is an 
	<m:math><m:ci>m</m:ci></m:math>th degree polynomial with
	<m:math><m:ci>h</m:ci></m:math> distinct zeros at 
	
	<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> with respective multiplicities of
	
	<m:math>
	  <m:set>
	    <m:bvar>
	      <m:ci><m:msub>
		  <m:mi>m</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> we found that

	<equation id="eq5">
	  <m:math>
	    <m:apply>
	      <m:eq/>
	      <m:apply>
		<m:ci type="fn">q</m:ci>
		<m:ci>z</m:ci>
	      </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: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:math>
	</equation>
	
	Observe now that if we choose 
	
	<m:math>
	  <m:ci><m:msub>
	      <m:mi>r</m:mi>
	      <m:mi>j</m:mi>
	    </m:msub></m:ci>
	</m:math> so small that 
	
	<m:math>
	  <m:ci><m:msub>
	      <m:mi>λ</m:mi>
	      <m:mi>j</m:mi>
	    </m:msub></m:ci>
	</m:math> 

	is the only zero of <m:math><m:ci>g</m:ci></m:math> encircled by 
	
	<m:math>
	  <m:apply>
	    <m:equivalent/>
	    <m:ci><m:msub>
		<m:mi>C</m:mi>
		<m:mi>j</m:mi>
	      </m:msub></m:ci>
	    <m:apply>
	      <m:ci type="fn">C</m:ci>
	      <m:ci><m:msub>
		  <m:mi>λ</m:mi>
		  <m:mi>j</m:mi>
		</m:msub></m:ci>
	      <m:ci><m:msub>
		  <m:mi>r</m:mi>
		  <m:mi>j</m:mi>
		</m:msub></m:ci>
	    </m:apply>
	  </m:apply>
	</m:math> then by Cauchy's Theorem
	
	<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:mi>j</m:mi>
		  </m:msub></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>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:times/>
		<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: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:cn>1</m:cn>
		    <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:math>
	
	In <cnxn target="eq4" strength="9"/> we found that each, save
	the first, of the integrals under the sum is in fact zero.
	Hence, 
	
	<equation id="eq6">
	  <m:math>
	    <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:mi>j</m:mi>
		    </m:msub></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:times/>
		<m:cn>2</m:cn>
		<m:pi/>
		<m:imaginaryi/>
		<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:math>
	</equation>

	With 
	<m:math>
	  <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:math>

	in hand, say from <cnxn document="m10276" target="eq12" strength="8">this equation</cnxn> or <code>residue</code>, one
	may view <cnxn target="eq6" strength="9"/> as a means for
	computing the indicated integral.  The opposite reading,
	<foreign>i.e.</foreign>, that the integral is a convenient
	means of expressing
	
	<m:math>
	  <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:math>, will prove just as useful.  With that in mind, we
	note that the remaining residues may be computed as integrals
	of the product of <m:math><m:ci>q</m:ci>
	</m:math> and the appropriate factor.  More precisely,

	<equation id="eq7">
	  <m:math>
	    <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:mi>j</m:mi>
		    </m:msub></m:ci>
		</m:domainofapplication>
		<m:apply>
		  <m:times/>
		  <m:apply>
		    <m:ci type="fn">q</m:ci>
		    <m:ci>z</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:mi>j</m:mi>
			</m:msub></m:ci>
		    </m:apply>
		    <m:apply>
		      <m:minus/>
		      <m:ci>k</m:ci>
		      <m:cn>1</m:cn>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	      <m:apply>
		<m:times/>
		<m:cn>2</m:cn>
		<m:pi/>
		<m:imaginaryi/>
		<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:apply>
	  </m:math>
	</equation>

	One may be led to believe that the precision of this result is
	due to the very special choice of curve and function.  We
	shall see ...
      </para>

    </section>
  </content>
</document>
