复变函数论第三版钟玉泉5解析函数的洛朗展式与孤立奇点ppt课件.pptx

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1、1,2022/12/23,第一节 解析函数的洛朗展式,1. 双边幂级数,2. 解析函数的洛朗展式,3. 洛朗级数与泰勒级数的关系,4. 解析函数在孤立奇点邻域内的洛朗展式,5. 典型例题,第五章 解析函数的洛朗展式与孤立奇点,2,2022/12/23,1. 双边幂级数,定义 称级数,（1）,为双边幂级数（1）的系数。双边幂级数,为双边幂级数，其中复常数,负幂项部分,非负幂项部分,主要部分,解析部分,注: 主要部分与解析部分同时收敛称幂级数收敛,3,2022/12/23,若,收敛域为,的收敛半径为R,收敛域为,时收敛,两收敛域无公共部分,两收敛域有公共部分H:,这时,级数(1)在圆环H:r|z-

2、a|R 收敛于和函数f(z)=f1(z)+ f2(z),4,2022/12/23,定理5.1 设双边幂级数(1)的收敛圆环为 H: r|z-a|R (r0, R+)则(1) 级数在H内绝对收敛且内闭一致收敛于: f(z)=f1(z)+f2(z).,(2) f(z) 在H内解析.,在H内可逐项求导p次(p=1,2,).,(4) 函数f(z)可沿H内曲线C逐项积分.,5,2022/12/23,定理5.2 (洛朗定理) 在圆环H:r|z-a|R,(r0,R+)内解析的函数f(z)必可展成双边幂级数,其中,(2),2. 解析函数的洛朗(Laurent)展式,(3),6,2022/12/23,(2),2

3、. 解析函数的洛朗(Laurent)展式,定义5.1 (2)式称为f(z)在点a处的罗朗展式，(3)称为其罗朗系数，而(2)右边的级数则称为罗朗级数。,(3),注: 泰勒级数是罗朗级数的特殊情形。,3. 洛朗级数与泰勒级数的关系,7,2022/12/23,例1 求函数 分别在圆环 及 的洛朗级数。,(1)在圆环 内 于是有洛朗级数,解,8,2022/12/23,(2)在圆环 上, ,于是有洛朗级数,解,例1 求函数 分别在圆环 及 的洛朗级数。,9,2022/12/23,例2 求函数 在 内的洛朗级数。,例3 求函数 在 内的洛朗级数。,例4 求函数 在 内的洛朗级数。,10,2022/12/

4、23,4. 解析函数在孤立奇点邻域内的洛朗展式,定义5.2 如果f(z)在点a的某一去心邻域K-a： 0|z-a|R 内解析，点a是f(z)的奇点，则称为f(z)的孤立奇点.,如果a为f(z)的一个孤立奇点，则f(z)在点a的某一去心邻域K-a：0|z-a|R内能展成洛朗级数。,11,2022/12/23,4. 解析函数在孤立奇点邻域内的洛朗展式,将函数展成洛朗级数的常用方法。,1. 直接展开法:,利用定理公式计算系数,然后写出,2. 间接展开法,根据正、负幂项组成的的级数的唯一性, 可,用代数运算、代换、求导和积分等方法去展开 .,12,2022/12/23,例1,展开成洛朗级数.,5. 典

5、型例题,例2 求函数 在 内的洛朗级数。,例3 试问函数 能否在 内展成,洛朗级数？,13,2022/12/23,第二节 解析函数的有限孤立奇点,2. 孤立奇点的性质,3. Picard定理,4 . Schwarz引理,1. 孤立奇点的分类,14,2022/12/23,1. 孤立奇点的分类,如a为f(z)的孤立奇点,则f(z)在a的某去心邻域K-a内可以展成罗朗级数,则称,为f(z)在点a的正则部分,而称,为f(z)在点a的主要部分。,15,2022/12/23,1. 孤立奇点的分类,定义5.3 设a为f(z)的孤立奇点. (1)如果f(z)在点a的主要部分为零,则称a为f(z)的可去奇点;(

6、2)如果f(z)在点a的主要部分为有限多项,设为,则称a为f(z)的m阶极点，一阶极点也称为简单极点； (3)如果f(z)在点a的主要部分有无限多项,则称a为f(z)的本性奇点.,16,2022/12/23,定理5.3 若a为f(z)的孤立奇点，则下列三条是等价的。因此，它们中的任何一条都是可去奇点的特征。,(2),(1) f(z)在点a的主要部分为零;,(3) f(z)在点a的某去心邻域内有界。,2.可去奇点的性质,17,2022/12/23,证 (1) (2). 由(1)有,因此,18,2022/12/23,证,(2) (3). 因,(3) (1). 因主要部分的系数,其中 , 可任意小，

7、故,19,2022/12/23,Schwarz引理 如果函数f(z)在单位圆|z|1内解析,并且满足条件 f(0)=0,|f(z)|1(|z|1)，则在单位圆|z|1内恒有|f(z)|z|,且有 .,3. 施瓦茨(Schwarz)引理,如果上式等号成立,或在圆|z|1内一点z00处前一式等号成立,则(当且仅当)其中为一实常数.,20,2022/12/23,4. 极点的性质,定理5.4 如果f(z)以a为孤立奇点，则下列三条是等价的。因此，它们中的任何一条都是m阶极点的特征。,(1) f(z)在a点的主要部分为,(2)f(z)在点a的某去心邻域内能表示成,其中(z) 在点a的邻域内解析,且(a)

8、0,以点a为m阶零点。,注意 第(3)条表明：f(z)以点a为m阶极点的充要条件是,以点a为m阶零点。,定理5.5 f(z)的孤立奇点a为极点,21,2022/12/23,定理5.6 f(z)的孤立奇点a为本性奇点,5. 本性奇点的性质,定理5.7 若z=a为f(z)的本性奇点,且在点a的充分小去心邻域内不为零,则z=a亦必为,的本性奇点.,22,2022/12/23,奇点,孤立奇点,非孤立奇点,支点,可去奇点,极点,本性奇点,（单值函数的）,（多值函数的）,23,2022/12/23,定理5.8 如果a为f(z)的本性奇点,则对于任何常数A,不管它是有限数还是无穷,都有一个收敛与a的点列zn

9、,使得,6. Picard(皮卡)定理,定理5.9(皮卡(大)定理)如果a为f(z)的本性奇点,则对于每一个A,除掉可能一个值A=A0外,必有趋于a的无限点列zn使f(zn)=A (n=1,2,).,24,2022/12/23,第三节 解析函数在无穷远点的性质,定义5.4 设函数f(z)在无穷远点(去心)邻域 N-：+|z|r0内解析,则称点为f(z)的一个孤立奇点.,设点为f(z)的孤立奇点,利用变换 ,于是,在去心邻域:,(5.12),内解析，则,25,2022/12/23,(1)对于扩充z平面上无穷远点的去心邻域N-,有扩充z/平面上的原点的去心邻域;,(2)在对应点z与z/上,函数,(

10、3),或两个极限都不存在.,注：,26,2022/12/23,定义5.5 若z/=0为,的可去奇点(解析点)、,m级极点或本性奇点,则相应地称z=为f(z)的可去奇点(解析点)、m级极点或本性奇点.,设在去心邻域 内将,展成罗朗级数:,27,2022/12/23,定理5.3/ (对应于定理5.3)f(z)的孤立奇点z=为可去奇点的充要条件是下列三条中的任何一条成立: (1)f(z)在 的主要部分为零; (2) (3)f(z)在 的某去心邻域N-内有界.,28,2022/12/23,定理5.4/(对应于定理5.4)f(z)的孤立奇点z =为m级极点的充要条件是下列三条中的任何一条成立:,(1)

11、f(z)在 z=的主要部分为,(2) f(z)在z =的某去心邻域N-内能表成,(3) g(z)=1/ f(z)以z =为m级零点(只要令g()=0).,其中 在z =的邻域N内解析,且,29,2022/12/23,定理5.5(对应于定理5.5) f(z)的孤立奇点为极点的充要条件是,定理5.6(对应于定理5.6) f(z)的孤立奇点为本性奇点的充要条件是下列任何一条成立:(1)f(z)在z=的主要部分有无穷多项正幂不等于零,广义不存在(即当z趋向于时,f(z)不趋向于任何(有限或无穷)极限).,(2),30,2022/12/23,第四节 整函数与亚纯函数,1. 整函数,2. 亚纯函数,31,

12、2022/12/23,在整个z平面上解析的函数f(z)称为整函数.,(5.14),设f(z)为一整函数,则f(z)只以z=为孤立奇点,且可设,1. 整函数,32,2022/12/23,定理5.10 若f(z)为一整函数,则(1)z=为f(z)的可去奇点的充要条为:f(z)=c. (2)z=为f(z)的m级极点的充要条件:f(z)是一个m次多项式,(3)z=为f(z)的本性奇点的充要条件为:展式(5.14)有无穷多个cn不等于零.(我们称这样的f(z)为超越整函数).,33,2022/12/23,定义5.6 在z平面上除极点外无其他类型奇点的单值解析函数称为亚纯函数.,2. 亚纯函数,定理5.11 一函数f(z)为有理函数的充要条件为:f(z)在扩充平面z平面上除极点外没有其它类型的奇点.,定义5.7 非有理的亚纯函数称为超越亚纯函数,