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全纯函数

Holomorphic function · Analytic function

在复平面开集的每一点都复可微的函数。

条目类型
定义

形式陈述

函数 f:UC开集 U 上全纯,若对每个 zU,极限

f(z)=limh0f(z+h)f(z)h

存在,并且与复增量 h 的趋近方向无关。Cauchy 理论进一步推出:全纯函数自动具有任意阶导数,并在每点邻域等于其幂级数。

直觉

复差商允许增量从平面任意方向趋零,要求所有方向给出同一复线性比例;这比二维实可微多出一个旋转相容条件。局部复可微一旦在开集上成立,Cauchy 理论会自动推出无限次可微、幂级数展开与强唯一性。所谓“刚性”正来自局部平均值和边界积分能够控制内部全部信息。

例子与边界

多项式、指数函数处处全纯;f(z)=z 在任何点都不复可微。只在单个点复可微不等于在邻域全纯。

f(z)=z2

(z+h)2z2h=2z+h2z

h 的方向无关。对 f(z)=z,沿实轴增量差商为 1,沿虚轴则为 1,故任何点都不复可微。只验证 Cauchy–Riemann 方程在单点成立还不够;还需适当正则性或邻域信息才能推出全纯。

推论与应用

全纯性建立在复可微之上,并由Cauchy–Riemann 方程联系二维实偏导。Cauchy 积分公式把边界值转成内部导数,进而说明全纯函数局部等于幂级数。留数、解析延拓与调和函数都沿这条链展开。

最大模原理进一步说明,非恒定全纯函数的模不能在区域内部取得真正最大值;内部行为受边界约束,是复分析刚性最醒目的表现之一。

参考资料
关系图谱13 个相邻概念 · 1 类关系

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