极点 (复分析)

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极点 (复分析)

2024-07-11 20:49| 来源: 网络整理| 查看: 265

亚纯函数的极点是一种特殊的奇点,它的表现如同 z − a = 0 {\displaystyle z-a=0} 时 1 ( z − a ) n {\displaystyle {\frac {1}{(z-a)^{n}}}} 的奇点。也就是说,如果当 z → a {\displaystyle z\to a} 时,函数 f ( z ) → ∞ {\displaystyle f(z)\to \infty } ,那么 f ( z ) {\displaystyle f(z)} 在 z = a {\displaystyle z=a} 处便具有极点。

伽玛函数的绝对值。从左面可以看出,在极点处函数的值趋于无穷大。而在图像的右面,则没有极点。 目录 1 定义 2 性质 3 评论 4 参见 5 外部链接 定义

假设 U {\displaystyle U}   是复平面 C {\displaystyle \mathbb {C} }  的开子集, a {\displaystyle a}  是 U {\displaystyle U}  的一个元素, f : U − { a } → C {\displaystyle f:U-\{a\}\to \mathbb {C} }  是一个在定义域内全纯的函数。如果存在一个全纯函数 g : U → C {\displaystyle g:U\to \mathbb {C} }  和一个非负整数 n {\displaystyle n}  ,使得对于所有 U − { a } {\displaystyle U-\{a\}}  内的 z {\displaystyle z}  ,都有

f ( z ) = g ( z ) ( z − a ) n {\displaystyle f(z)={\frac {g(z)}{(z-a)^{n}}}}  

那么 a {\displaystyle a}  便称为 f {\displaystyle f}  的极点。满足以上条件的最小整数 n {\displaystyle n}  称为极点的阶。一阶的极点又称为简单极点。

性质

1.函数f在极点a的极限值是 ∞ {\displaystyle \infty }  .也就是说

lim z → a f ( z ) = ∞ {\displaystyle \lim _{z\rightarrow a}f(z)=\infty }  

2.由性质1.可知,如果令函数

h ( z ) = 1 f ( z ) {\displaystyle h(z)={\frac {1}{f(z)}}}  

那么代入定义可知:

h ( z ) = ( z − a ) m 1 g ( z ) {\displaystyle h(z)=(z-a)^{m}{\frac {1}{g(z)}}}  

其中 1 g ( z ) {\displaystyle {\frac {1}{g(z)}}}  在 z = a {\displaystyle z=a}  点解析。那么有 z = a {\displaystyle z=a}  是 h ( z ) {\displaystyle h(z)}  的m阶零点。

3.由于 g {\displaystyle g}  是全纯函数, f {\displaystyle f}  可以表示为:

f ( z ) = a − n ( z − a ) n + ⋯ + a − 1 ( z − a ) + ∑ k ≥ 0 a k ( z − a ) k . {\displaystyle f(z)={\frac {a_{-n}}{(z-a)^{n}}}+\cdots +{\frac {a_{-1}}{(z-a)}}+\sum _{k\geq 0}a_{k}(z-a)^{k}.}  

这是一个洛朗级数,它的主部分是有限的。全纯函数 ∑ k ≥ 0 a k ( z − a ) k {\displaystyle \sum _{k\geq 0}a_{k}(z-a)^{k}}  称为 f {\displaystyle f}  的正则部分。因此,点 a {\displaystyle a}  是 f {\displaystyle f}  的 n {\displaystyle n}  阶极点,当且仅当 f {\displaystyle f}  在 a {\displaystyle a}  处的罗朗级数中所有低于 − n {\displaystyle -n}  的次数都为零,而 − n {\displaystyle -n}  次项不为零。

评论

如果函数 f {\displaystyle f}  的一阶导数在 a {\displaystyle a}  处具有简单极点,则 a {\displaystyle a}  是 f {\displaystyle f}  的一个分支点(英语:Branch point),但反过来不成立。

一个既不是极点又不是分支点的非可去奇点称为本性奇点

除了一些孤立奇点外全纯的函数,且所有的奇点均为极点,则该函数称为亚纯函数。

参见 零点 留数外部链接 埃里克·韦斯坦因. Pole. MathWorld.  零点和极点的教程


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