解析函数的零点性质

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解析函数的零点性质

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在复变函数论中,借助解析函数的泰勒展式对解析函数的零点性质研究可以得到解析函数诸多良好的性质。

目录 1 解析函数的零点 2 孤立性定理 3 唯一性定理 4 上下节 解析函数的零点[]

设复变函数 f ( z ) {\displaystyle f(z)} 在区域 D {\displaystyle D} 内解析,且 ∃ z 0 ∈ D , f ( z 0 ) = 0 {\displaystyle \exists z_{0}\in D,f(z_{0})=0} ,我们就称 z 0 {\displaystyle z_{0}} 是函数 f ( z ) {\displaystyle f(z)} 的一个零点。

如果存在一正整数 m {\displaystyle m} 使得对任意非负整数 0 ⩽ k ⩽ m {\displaystyle 0\leqslant k\leqslant m} 都有 f ( k ) ( z 0 ) = 0 {\displaystyle f^{(k)}(z_{0})=0} ,但 f ( m + 1 ) ( z 0 ) ≠ 0 {\displaystyle f^{(m+1)}(z_{0})\neq 0} ,我们就称 z 0 {\displaystyle z_{0}} 是 f ( z ) {\displaystyle f(z)} 的 m {\displaystyle m} 阶零点。

z 0 {\displaystyle z_{0}} 是函数 f ( z ) {\displaystyle f(z)} 的 m {\displaystyle m} 阶零点的充要条件是,存在 D {\displaystyle D} 上的解析函数 g ( z ) {\displaystyle g(z)} ,使得

f ( z ) = ( z − z 0 ) m g ( z ) {\displaystyle f(z)=(z-z_{0})^{m}g(z)} 其中, g ( z 0 ) ≠ 0. {\displaystyle g(z_{0})\neq 0.}

如果函数 f ( z ) {\displaystyle f(z)} 有一个零点 z 0 ∈ D {\displaystyle z_{0}\in D} ,且对任意 R > 0 {\displaystyle R>0} ,设开圆盘 K : | z − z 0 | z 0 | D {\displaystyle z_{0}\in D} 是它的一个零点,要么 f ( z ) {\displaystyle f(z)} 恒为零,此时 z 0 {\displaystyle z_{0}} 是它的聚零点,要么 f ( z ) {\displaystyle f(z)} 以 z 0 {\displaystyle z_{0}} 作为它的孤立零点。

实际上,只要 z 0 {\displaystyle z_{0}} 是 f ( z ) {\displaystyle f(z)} 的一个聚零点,那么在 z 0 {\displaystyle z_{0}} 的一个邻域内 f ( z ) {\displaystyle f(z)} 必恒为零。

如果 f ( z ) {\displaystyle f(z)} 有聚零点,那么在该聚零点的开圆盘 K {\displaystyle K} 内的解析区域中恒为零,这样可以推出在更大的区域上 f ( z ) {\displaystyle f(z)} 恒为零,这样一直继续下去,直到 f ( z ) {\displaystyle f(z)} 恒为零的结论延拓到整个 f ( z ) {\displaystyle f(z)} 的解析区域,因此

定理:在区域 D {\displaystyle D} 上解析的函数 f ( z ) {\displaystyle f(z)} ,如果 z 0 ∈ D {\displaystyle z_{0}\in D} 是它的一个聚零点,那么在 D {\displaystyle D} 上 f ( z ) {\displaystyle f(z)} 恒为零。

唯一性定理[]

设在区域 D {\displaystyle D} 内解析的函数 f ( z ) {\displaystyle f(z)} 和 g ( z ) {\displaystyle g(z)} ,如果存在一个收敛点列 { z n } n = 1 ∞ {\displaystyle \{z_{n}\}_{n=1}^{\infty }} 有 f ( z n ) = g ( z n ) {\displaystyle f(z_{n})=g(z_{n})} ,其中 z n ≠ 0 {\displaystyle z_{n}\neq 0} ,则 f ( z ) {\displaystyle f(z)} 和 g ( z ) {\displaystyle g(z)} 在 D {\displaystyle D} 内恒等。

解析函数的唯一性定理,是解析函数的又一最重要性质,它的证明考虑 h ( z ) = f ( z ) − g ( z ) {\displaystyle h(z)=f(z)-g(z)} 即可。

唯一性定理告诉我们,在局部上的性质就决定了解析函数的全局性质,他还有一个重要推论:所有在实数域(或区间、有聚点的子集)中成立的恒等式,只要等式左右两侧在某个复平面区域 D {\displaystyle D} 上解析,那么在 D {\displaystyle D} 上依然成立。

上下节[] 上一节:解析函数的泰勒展式 下一节:最大模原理 单复变函数论(学科代码:1104120,GB/T 13745—2009) 复数理论 复平面 ▪ 复数列 ▪ 棣莫弗公式 ▪ 复球面 ▪ 欧拉公式 ▪ 复几何 复变函数以及微分理论 复变函数的极限 ▪ 复变函数的连续性 ▪ 复变函数的导数 ▪ 解析函数 ▪ 复指数函数 ▪ 复三角函数 ▪ 复双曲函数 ▪ 复指数系函数的几何形态 ▪ 多值函数 ▪ 辐角函数 ▪ 复对数函数 ▪ 复根式函数 ▪ 复幂以及一般幂函数 ▪ 复反三角函数 复变函数的积分理论 复变函数的积分 ▪ Cauchy 积分定理 ▪ 复变函数的不定积分 ▪ Cauchy 积分公式 ▪ Liouville 定理 ▪ Cauchy 型积分 复变函数的级数理论 复数项级数 ▪ 复函数项级数、复幂级数 ▪ 解析函数的泰勒展式 ▪ 解析函数的零点性质 ▪ 解析函数的洛朗展式 ▪ 解析函数的孤立奇点 ▪ 解析函数的无穷远点性质 ▪ 留数理论 ▪ 留数的应用 ▪ 对数留数 复变函数的几何理论 解析变换 ▪ 分式线性变换 ▪ 共形映射 ▪ 解析开拓 ▪ 完全解析函数 ▪ 整函数 ▪ 亚纯函数 所在位置:数学(110)→ 函数论(11041)→ 单复变函数论(1104120)


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