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正则函数

理学派

正则函数(regularfunction),又称全纯函数、解析函数,属于高等数学中的函数,可展开为幂级数的(实变)函数,称为正则函数,上述定义还适合于复变函数。通常,正则函数是对复变函数定义的:在定义区域内处处可微的复变(复值)函数,称为正则函数。

定义

正则函数亦称全纯函数或解析函数,是解析函数论的主要研究对象,对于定义于复平面上区域

内的复变量z的单值函数

,如果它在D内的每个点

的一个邻域内都可以用

的幂级数表示,则称

在D内解析,外尔斯特拉斯(K.(T.W.)Weierstrass)从幂级数出发,建立了解析函数的级数理论,如果在

内的每个点z处,极限

(称为函数

在z点的导数)都存在,柯西(A.-L.Cauchy)称

在D内是解析的,这两个定义是等价的。函数

在D内解析的另一个等价条件是:

内的每一个点

处存在连续偏导数,并且满足柯西-黎曼方程(或称柯西-黎曼条件):

这个条件有时简称C-R条件或称达朗贝尔-欧拉条件,函数f(z)在区域D内解析的第四个等价条件是莫雷拉定理。[2]

性质定理

性质1 函数

在域D内每一点具有导数

,而且导数

在D内为连续。[3]

性质2 在域D中,函数

的实部

(于此,

),)和虚部

具有一次连续偏导数

它们在D内满足恒等条件

性质3 这项性质预先假定了函数

在域D内为连续;下面,我们把它用两种不同方式(

)叙述出来,这两种方式等价。

:无论对于域D内的任何两点

和b,沿D内从

到b所引的(有限长)曲线C所取的积分

与积分的路径无关,而仅与函数

和始点a及终点b有关;

:对于域D内的任何(有限长)闭曲线

,沿这曲线所取的积分

等于0。

性质4 对于域D内的任何一点a,函数

在点a可展成一幂级数。详言之:对于域D内的任何一点a,存在一列系数

(与a有关),使得级数

在某一圆

(圆的半径R与a有关)内收敛,且其和等于

。[3]

性质5 函数

在域内每一点具有导数

对于与柯西同时的人黎曼(B.Riemann,1826一1866)来说(他与柯西无关地在德国奠定了复变函数论的基础),出发点就是关系

这在后来通行叫作“柯西一黎曼条件”(或欧拉一达朗贝尔条件)。

对于比较靠近20世纪的德国学者魏尔斯特拉斯(K.Weierstrass,1855--1897)来说(他除了几个其他的数学科目之外,并对复变函数论建立起坚实的基础),出发点是可以展开成幂级数这种性质(性质4)。

最后,从近代的数学方法论的观点来看,在建立复变函数论的时候,采用解析函数的积分性质(性质3)可能有很大的优越性,这是因为在很快得出柯西积分之后,就可以从它进而导出可微分性,以及可以展成幂级数性等。

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