复变函数解析函数
'(w)
,其中:
w=f
(z)
与z=(w)互为单值的反函数,且(w)0。
思考题
实函数 , f(x中 )x2在( , )内可; 导 复函数 , f(z中 )z2的可导 ? 性
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例2 已f知 (z)(z25z)21,f'求 (z)
z1
解 f(z)2(z25z)2 (z5)(z 11)2 例3 问:函数f (z)=x+2yi是否可导?
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(1) 复变函数在一点处可导,要比实函数 在一点处可导要求高得多,也复杂得
多,这是因为Δz→0是在平面区域上
以任意方式趋于零的原故。
(2) 在高等数学中要举出一个处处连续, 但处处不可导的例题是很困难的, 但在复变函数中,却轻而易举。
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(3)可导与连续 若 w=f (z) 在点 z0 处可导 w=f (z) 点 z0 处连续.
均是D内的解析函数。
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由 以 上 讨论 P(z)a0 a1zanzn是整个复平面上函的数解; R(z) P(z)是复平面 (除上分母0点 为外 )的解析函 . 数
Q(z)
定理 2 设 w=f (h) 在 h 平面上的区域 G 内解析, h=g(z) 在 z 平面上的区域 D 内解析, h=g(z)的函数值
证明 lim(zz)Rez(z)zRez
z0
z
z Rez( z) zRez
lim
z0
z
lzi m 0zR z ez0 lim (Rze(z)z
z0时 x )不 存 ! 在 z0时
z 0
xiy
lz i0 m x xiy 1 0 当 当 x y 0 0,, x y 0 0时 时 不 存
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例如 (1) w=z2 在整个复平面处处可导,故是整个复平面
上的解析函数; (2) w=1/z,除去z=0点外,是整个复平面上的解析
函数; (3) w=zRez 在整个复平面上处处不解析(见例4)。
定理1 设w=f (z)及w=g(z)是区域D内的解析函数,
则 f (z)±g(z),f (z)g(z) 及 f (z) g(z) (g (z)≠0时)
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二. 解析函数的概念
定义 如果函数w=f (z)在z0及z0的某个邻域内处处 可导,则称f (z)在z0解析; 如果f (z)在区域D内每一点都解析,则称 f (z)在D内解析,或称f (z)是D内的解析函数 (全纯函数或正则函数)。
如果f (z)在点z0不解析,就称z0是f (z)的奇点。 (1) w=f (z) 在 D 内解析 在D内可导。 (2) 函数f (z)在 z0 点可导,未必在z0解析。
?
证明:若f (z
f
(z0
z) z
f
(z0)
f
(z0)
,
令z
f (z0 z) z
f (z0)
f (z0),则lzi m0z 0,
由此可得 f (z0 z) f (z0) f (z0)z zz,
lim
z0
f (z0
z)
f (z0),所 以f (z)在z0连 续
zz0 z zz0 zz0
lim(zz0)(zn1 zz0
zn2z0 zz0
z0n1)
n
zn1
0
5
③ 设函数f (z),g (z) 均可导,则
[f (z)±g (z)] =f (z)±g(z),
[f (z)g(z)] = f (z)g(z) + f (z)g(z)
f(z)' f'(z)g (z)f(z)g '(z)
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一. 解析函数的充要条件
设函 w数 f(z)u(x,y)iv(x,y)在点 zxiy可,导 则
f(zz)f(z) z
[u (x x ,y y ) i(x v x ,y y ) [ ] u (x ,y ) i(x v ,y )] x i y
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若沿平行于实轴z的 方 z式 z(y0)
g (z)
g2(z)
,(g (z)0 )
由以上讨论 P(z) a0 a1zanzn在整个复平面上导 处; 处 R(z) P(z)在复平面上(除0分 外母 )为 处处可 . 导
Q(z)
6
④复合函数的导数 ( f [g(z)]) =f (w)g(z),
其中w=g(z)。
⑤ 反函数的导数
f
'(z)
1
当 z取 当 z取
纯 实虚 数 0时 0,时 数 趋 f,f趋 于 z z 1于 ;0; lzim0 fz
不
存
在 .
4
(2)求导公式与法则
----实函数中求导法则的推广
① 常数的导数 c=(a+ib)=0. ② (zn)=nzn-1 (n是自然数).
证明
对于复平面上任意一点z0,有
limlimzn z0n
解 limf(zz) f(z)
z0
z
xx2(yy)i (x2yi)
lim
z0
xiy
lz i0 m x x 2 y yi i 1 2当 当 x y 0 0,, x y 0 0时 时 不存 ! 故 函f(数 z)x2y处 i 处 不. 可 导
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例4 证明 f (z)=zRez只在z=0处才可导。
第二章 解析函数
1
§2.1 解析函数的概念
1. 复变函数的导数定义 2. 解析函数的概念
GO
2
一. 复变函数的导数
(1)导数定义
定义 设函数w=f (z) z∈D, 且z0、 z0 +Δz∈D,
如果极限 limf(z0z)f(z0)存在,则称函数
z0
z
f (z)在点z0处可导。称此极限值为f (z)在z0的导数, 记作 f'(z0)d dw z zz0 lz i0m f(z0 zz )f(z0)
f(z)limf(zz)f(z)
如果w=f(z)在区域D内处处可导,则称 f (z)在区域D内可导。
3
(1) Δz→0是在平面区域上以任意方式趋于零。 (2) z=x+iy,Δz=Δx+iΔy, Δf=f(z+Δz)-f(z)
例1 证明 : f(z)Rez在平面上的任何可点导 .都不
证:明 f Rze(z)Rze)(
z
z
x x x x x iy x iy
集合 G,则复合函数w=f [g(z)]在D内处处解析。
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§2.2 解析函数的充要条件
1. 解析函数的充要条件 2.举例
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如果复变函数 w = f (z) = u(x, y) + iv(x, y)在定 义域 D内处处可导,则函数 w = f (z) 在 D内解析。 问题 如何判断函数的解析性呢?