Para hallar $\int _{c}(z(z+i)+\bar{z})dz$ donde $c$ es la unión de $c_{1}$ y $c_{2}$, descomponemos la integral en dos partes, una para cada camino:

1. $c_{1}$ es el segmento de recta que une los puntos $-3 - i$ y $1 + i$.
2. $c_{2}$ es la circunferencia $e^{it} + 1$ recorrida desde $1 + i$ hasta $1 - i$.

Parte 1: Integral a lo largo del segmento $c_{1}$

El segmento de recta puede parametrizarse como: $z(t) = -3 - i + t(4 + 2i), \quad t \in [0, 1]$

Entonces: $z(t) = -3 - i + t(4 + 2i)$ $\frac{dz}{dt} = 4 + 2i$

La integral en $c_{1}$ es: $\int_{c_{1}} \left( z(z+i) + \bar{z} \right) dz$

Reemplazamos $z$ y $dz$: $\int_{0}^{1} \left[ \left( (-3 - i + t(4 + 2i))((-3 - i + t(4 + 2i)) + i) + \overline{-3 - i + t(4 + 2i)} \right) \right] (4 + 2i) dt$

Parte 2: Integral a lo largo de la circunferencia $c_{2}$

La circunferencia puede parametrizarse como: $z(t) = e^{it} + 1, \quad t \in \left[\frac{\pi}{4}, \frac{7\pi}{4}\right]$

Entonces: $\frac{dz}{dt} = ie^{it}$

La integral en $c_{2}$ es: $\int_{c_{2}} \left( z(z+i) + \bar{z} \right) dz$

Reemplazamos $z$ y $dz$: $\int_{\frac{\pi}{4}}^{\frac{7\pi}{4}} \left[ \left( (e^{it} + 1)((e^{it} + 1) + i) + \overline{e^{it} + 1} \right) \right] ie^{it} dt$

Solución

Ahora, resolvamos ambas integrales por separado y luego sumamos los resultados.

Integral a lo largo del segmento $c_{1}$:

$z(t) = -3 - i + t(4 + 2i)$ $z(t) + i = -3 + t4 - i + t2i + i = -3 + t4 + i(1 + t2)$ $\bar{z} = -3 + i - t4 - t2i$ $z(z+i) = (-3 - i + t(4 + 2i))(-3 + t4 + i(1 + t2))$ $= (-3 - i + t(4 + 2i))(-3 + t4 + i + t2i)$ $= \text{Expandir el producto}$

Debemos expandir y simplificar antes de integrar. Vamos a resolver cada parte: $\left( -3 - i + t(4 + 2i) \right) \left( -3 + t4 + i(1 + t2) \right)$ $\bar{z} = -3 + i - t4 - t2i$

Luego, calculamos las integrales usando la parametrización y los límites dados.

Integral a lo largo de la circunferencia $c_{2}$:

$z(t) = e^{it} + 1$ $z(t) + i = e^{it} + 1 + i$ $\bar{z} = e^{-it} + 1$ $z(z+i) = (e^{it} + 1)(e^{it} + 1 + i)$ $= e^{2it} + e^{it}(1 + i) + 1 + e^{it}i$ $= e^{2it} + e^{it}(2 + i) + 1$

Luego, calculamos la integral en el intervalo dado: $\int_{\frac{\pi}{4}}^{\frac{7\pi}{4}} \left( e^{2it} + e^{it}(2 + i) + 1 + e^{-it} + 1 \right) ie^{it} dt$

Una vez que resolvemos estas integrales, sumamos los resultados para obtener la integral total a lo largo de $c$.

¿Deseas detalles específicos del desarrollo de estas integrales o alguna otra aclaración?

Preguntas sugeridas:

1. ¿Cómo se expande y simplifica la expresión de $z(z+i)$?
2. ¿Qué técnicas se usan para resolver integrales a lo largo de caminos parametrizados?
3. ¿Cómo se parametrizan segmentos de recta en el plano complejo?
4. ¿Cuál es la interpretación geométrica de una integral de línea en el plano complejo?
5. ¿Cómo afecta la parametrización a la forma de $dz$ en una integral?

Consejo:

Recuerda que al trabajar con integrales de línea en el plano complejo, la parametrización del camino y la correcta determinación de $dz$ son cruciales para obtener resultados precisos.