數學物理方法第2章

2021-03-06 09:43:49 字數 1048 閱讀 7895

第二章復變函式及其導數柯西-黎曼條件

§1.2.1復變函式

設g是乙個複數的集合,如果有乙個確定的法則存在,對於集合g中的每乙個複數z,就有複數與之對應,那麼稱復變數是復變數z的函式,記作.如果z的乙個值對應著唯一的乙個,那麼函式叫做單值的函式,例如就是單值函式;如果z的乙個值有兩個或兩個以上的值相對應,則稱函式是多值的,例如,就是多值函式.

§1.2.2復變函式的導數

由於對應這一對實二元函式

因此復變函式的極限、連續性就由二元函式、的極限和連續性來確定.

復變函式的導數,設函式定義於區域d,z為d內一點,點z+δz仍在d內,如果極限

存在且等於複數a,那麼說在點z可導,極限a叫在z點

導數,記作或.

如果在點z的δ-鄰域內每一點都可導,則稱在z點解析,點z叫的解析點;如果在點z處不解析,則稱該點為的奇點.

例1:設n為自然數,試證是全平面的解析函式,且有.

證明:對復平面上的任意一點z,由定義得

因此 .

由於復變函式導數定義與實變函式導數定義在形式上完全相同,因此實變函式中的求導法則(公式)在復變函式中完全適用.不加證明列出這些公式:

, c為常數;;;

, 等等.

例2:除z=0是奇點外在全平面處處解析,且.

§1.2.3.復變函式可導的必要條件:柯西-黎曼條件(c-r條件)

設在點z處可導,則在點z處成立條件

這個條件就是著名的柯西(cauchy)-黎曼(riemann)條件,簡稱c-r條件.

事實上,由於,,於是

若令,讓,有

若令,讓,有

因為在點z可導,所以導數相等,即

應當指出,c-r條件僅是在點z可導的必要條件,不是充分條件.

復平面上處處不可導的例子.

例3:在復平面上除外處處不可導.

事實上,,這裡,,若,則有

而,由於,因此c-r條件中至少有乙個不成立,

故函式除外處處不可導.

在z=0點有

則,表明函式僅在點可導,而在其它點都不可導,因此在復平面上處處不解析,即不是解析函式.

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