Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Шведенко Начала анализа функций комплексной переменной 2008

.pdf
Скачиваний:
84
Добавлен:
16.08.2013
Размер:
51.53 Mб
Скачать

191

 

z

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

1

 

 

 

 

a2

 

 

 

 

 

2

 

a3 1

 

3

 

 

3

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;

 

 

=

1

; 2

z;

 

;

 

 

2

 

 

z;

 

;

3

 

 

z;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

qz;b

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

2!

 

 

 

 

 

2 3!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b

z;1 +

 

 

 

b2

 

z;2

 

 

b331 3

z;3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 +

 

 

 

 

 

 

+

+

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

2

 

2!

 

 

 

 

 

 

2

 

3!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(b a)(a+3b)

 

 

 

 

 

 

(b

 

 

a)(a2 +2ab+5b2)

 

 

 

 

 

 

= 1 +

b;a

z;1 +

;

2

2

2!

 

 

 

 

z;2 +

 

 

;

 

 

2

3

 

2!

 

 

 

 

 

z;3 +

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.

 

 

 

w KRUGE

 

 

z

2 C

:

 

jzj

<

2

 

 

OPREDELENY DWE

(RAZLI^A@]IESQ

ZNAKOM) ODNOZNA^NYE WETWI MNOGOZNA^NOJ FUNKCII w = pcos z

 

\TO

WYTEKAET IZ TOGO, ^TO Re cos z = cos x ch y > 0, ESLI

jzj = jx+iyj

 

<

 

 

,

 

2

 

A SLEDOWATELXNO, W UKAZANNOM KRUGE OPREDELENY ODNOZNA^NYE WETWI

ARGUMENTA, A PO\TOMU (IV, S. 68) I L@BOJ STEPENI

 

cos z. pO TEOREME

tEJLORA IMEET MESTO RAZLOVENIE

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p

 

= c0 + c1z + c2z2 + c3z3 +

 

 

 

 

 

jzj

<

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

KO\FFICIENTY KOTOROGO MOVNO NAJTI (SNA^ALA

 

c0

, ZATEM c1 c2

 

 

etc.)

ISHODQ IZ RAZLOVENIQ W RQD KOSINUSA (II, c. 37), TEOREMY O PEREMNOVE-

NII STEPENNYH RQDOW (II, c. 34) I SWOJSTWA EDINSTWENNOSTI RAZLOVENIJ

:

OTKUDA c02 =1 (c0

;=

 

 

1) 2c0c1

=0 (c1

=0)

 

;2c0c2

 

=

 

 

1

 

c2

=

 

c0

 

 

: : :

 

1 ;

z2

 

+

z4

 

= c0

+ c1z +c2z2+ c3z3+

 

 

c0+ c1z + c2z2+ c3z3

+

 

 

 

,

2!

4!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;

 

;

 

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2!

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

rIS. 71

7. fUNKCIQ

 

z

 

 

w = ez;1 QWLQETSQ ANALITI^ESKOJ W PLOSKOSTI C

,

ISKL@^AQ TO^KI

2 ki k = 0 1 2 : : : , I, PO TEOREME lORANA, W

KAVDOM IZ KOLEC Ak = fz 2 C : 2 k < jzj < 2 (k+1)g, k = 0 1 2 : : :

 

192

(RIS. 71, a) IMEET RAZLOVENIE PO STEPENQM z. nAJTI \TO RAZLOVENIE W

KOLXCE A0

 

POZWOLQET TEOREMA O DELENII STEPENNYH RQDOW (II, c. 39), W

SILU KOTOROJ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= c0

+c1z +c2z2 + ,

 

 

 

 

ez

;

1

 

 

 

 

 

 

z

+

z2

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z

1+2!

3!

 

 

 

GDE KO\FFICIENTY c0 c1 : : :

POSLEDOWATELXNO NAHODQTSQ IZ RAWENSTW:

c0 = 1 c0

1

+c1 = 0 ;c0

1

 

 

+c1

1

 

 

+c2 = 0 : : : ~A]E, ODNAKO, IH ZAPISY-

2!

3!

2!

WA@T KAK cn =

Bn

,

n = 0 1 2 : : : , NAZYWAQ Bn

^ISLAMI bERNULLI

1. w

n!

 

 

 

\TIH OBOZNA^ENIQH

 

z

 

 

 

 

+1

Bn

 

 

n W KOLXCE

 

A0

PRI

0<jzj<2 ).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ez;1 = n=0 n!

 

z

 

 

 

 

 

(

 

 

pOLU^ENNOMU RAZLOVENI@ MOVNO PRIDATX INOJ WID, ESLI U^ESTX,

 

+1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P

 

 

 

 

ez+1

 

 

 

 

 

e;z+1

 

 

 

 

^TO

Bn

z

n

=

 

 

 

z

 

+

 

z

 

;

1 =

 

z

 

 

1 = ;

z

 

;

1 | ^ETNAQ

 

 

z

;1

2

 

 

 

 

 

 

z

 

 

n=2 n!

 

 

 

 

 

 

 

e

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 e ;1 ;

 

2 e; ;1

 

 

FUNKCIQP , A PO\TOMU EE STEPENNOE RAZLOVENIE SODERVIT TOLXKO ^ET-

NYE STEPENI z KAK SLEDSTWIE, ^ISLA bERNULLI Bn S NE^ETNYMI NOME-

RAMI, BOLX[IMI

1, RAWNY NUL@ I, TAKIM OBRAZOM,

 

 

 

 

z

 

 

+1

Bn

 

n

 

 

z

 

 

 

+1

 

B2k

 

 

 

2k

 

 

 

 

 

ez

;

 

 

P

z = 1; 2

 

 

P

 

+

 

 

 

 

 

 

 

 

1 = n=0 n!

+ k=1

(2k)! z 0<jzj< 2 .

 

 

pOLU^ITX RAZLOVENIE lORANA

 

z

 

=

 

 

1 cnzn W KOLXCE A1 MOV-

 

z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

e

 

;1

n=;1

 

I FORMULY KO\FFI

 

NO IZ UVE POLU^ENNOGO RAZLOVENIQ

 

W KOLXCE

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

H

 

 

 

z

 

 

(

 

 

 

 

 

PA0e)

 

 

-

CIENTOW lORANA

e

 

 

(ez

 

 

1)zn+1 dz

 

n = 0 1 2 : : :

(S. 183),

cn =2 i

;

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

BERQ W KA^ESTWE KONTURA INTEGRIROWANIQ ; LEVA]U@ W KOLXCE A1

OKRUVNOSTX S CENTROM 0,eODNOKRATNO OBHODIMU@ W POLOVITELXNOM

NAPRAWLENII (RIS. 71, B). sLEDUET U^ESTX, ^TOe

PRI ZAMENE OKRUVNOS-

TI ; KONCENTRI^ESKOJ OKRUVNOSTX@ ; RADIUSA, MENX[EGO 2 (A

PO\TOMU LEVA]EJ W KOLXCE A0), ZNA^ENIE PRAWOJ ^ASTI FORMULY OKA-

ZYWAETSQe

IZWESTNYM:

 

Bn

 

 

1

 

 

z

 

DLQ n=0 1 2 : : :

 

 

 

n!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 iH; (ez;1)zn+1 dz = cn = ( 0

DLQ n=;1 ;2 : : :

RAZNOSTX VE INTEGRALOW PO OKRUVNOSTQM ; I

; RAWNA SUMME INTEG-

1 iH WWEL W OSNOWOPOLAGA@]EJ DLQ TEORIIe

WEROQTNOSTEJ RABOTE

\iSKUSSTWO DOGADKI" (\Ars conjectanti"), WY[ED[EJ W 1713 G., STAR[IJ IZ [WEJCARSKIH MATEMATIKOW bERNULLI (Bernoulli, Jakob, 1654{1705).

193

RALOW PO ZAMKNUTYM ;+ I ;; , IZOBRAVENNYM NA RIS. 72.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

rIS. 72

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

iNTEGRALY PO KONTURAM ;+ I ;

;

 

WY^ISLQ@TSQ S POMO]X@ INTEG-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

RALXNOJ FORMULY kO[I, PRIMENQEMOJ K KOLXCU

 

 

z 2

C : 0 < jzj < 4

S \RAZREZOM" SOOTWETSTWENNO WDOLX OTRICATELXNOJ

I POLOVITELX-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

NOJ ^ASTEJ MNIMOJ OSI S U^ETOM ANALITI^NOSTI (POSLE DOOPREDELENIQ

ZNA^ENIEM 1)

 

W TO^KAH

 

 

2 i FUNKCIJ

 

w =

 

z

 

 

2 i

 

:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z 2 i

;1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

z

 

 

e

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 i

 

 

 

 

 

 

dz

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 i

 

 

z

;1)z

n+1 dz =

 

 

2 i

 

 

 

 

 

z

;

2;i

;1)z

n

 

z;2 i

=

 

 

n

 

 

 

 

(e

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(e

 

 

 

 

 

 

 

 

(2 i)

 

 

 

 

 

1

;H+

 

 

 

z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

;H+

 

 

 

 

z+2 i

 

 

 

 

 

 

 

dz

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 i;H; (ez;1)zn+1 dz =

 

2 i;H; (ez+2 i;1)zn z+2 i =

(;2 i)n .

wYWOD: W KOLXCE A1 =

 

 

 

z 2 C : 2 <jzj<4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z

 

 

 

+

1

 

 

n

 

 

 

;

1

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

1

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

cnz

=

 

 

 

 

 

cnz

+ c0

+ c1z +

 

 

 

 

cnz

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

e ;1

 

 

n=;1

 

 

 

 

n=;1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P

 

 

1

 

 

 

P

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

 

 

 

P

 

1

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

e

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

e

 

 

 

 

n e

 

 

e

 

 

n

 

 

 

 

 

 

e

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

=n=

 

 

 

 

 

+(;2 i)n z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ (;2 i)n z

 

 

 

 

 

;1

(2 i)n

 

 

+ n=0 n!

+(2 i)n

 

,

ILI

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P

;1 (;1)k2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z

 

 

 

 

 

2k

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

+1

B2k

 

 

 

(;1)k2

2k

 

 

 

 

 

 

 

 

ez

;

1 =k= (2 )2k

 

z

 

 

+ 3; 2 z + k=1 (2k)!

 

+

 

(2 )2k z

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

194

nERAWENSTWA kO[I DLQ KO\FFICIENTOW tEJLORA I

 

 

+1

 

 

 

P

 

 

.

1 kO\FFICIENTY RAZLOVENIQ

 

+1

 

n

f(z) = n=0 cn(z ;z0)

lORANA

 

 

 

;

 

P

cn(z ;z0)

n

 

w = f(z),

SOOTWETSTWENNO

f(z) = n=

 

FUNKCII

( ;1 )

ANALITI^ESKOJ W KRUGE SOOTWETSTWENNO KOLXCE S CENTROM z0 , UDOWLETWORQ@T NERAWENSTWAM kO[I

jcnj6 n n=0 1 2 : : : (SOOTWETSTWENNO n=0 1 2 : : : ),

GDE | L@BOE POLOVITELXNOE ^ISLO, MENX[EE RADIUSA \TOGO KRUGA (SOOTWETSTWENNO ^ISLO, PROMEVUTO^NOE MEVDU WNUTRENNIM I WNE[NIM RADIUcAMI KOLXCA), A | WERHNQQ GRA-

NICA ZNA^ENIJ jf(z)j NA OKRUVNOSTI C = fz 2C : jz;z0j= g. dOKAZATELXSTWO. B FORMULAH DLQ KO\FFICIENTOW RAZ-

LOVENIJ tEJLORA (S. 180) I lORANA (S. 183) SLEDUET WZQTX W KA^ESTWE KONTURA ; OKRUVNOSTX C , ODNOKRATNO OBHO-

DIMU@ W POLOVITELXNOM NAPRAWLENII, I WOSPOLXZOWATXSQ

OCENKOJ INTEGRALA (VIII, c. 133):

jcnj=

 

1

H

f( )

 

 

 

1

 

 

 

 

 

( ;z0)n+1 d

 

6 2 n+1

2 = n . Q.E.D.

 

2 iC

 

uPRAVNENIQ. 1. oB_QSNITX, PO^EMU DLQ L@BOJ ^ETNOJ ANALITI^ES-

KOJ FUNKCII RAZLOVENIE tEJLORA (lORANA) W KRUGE (KOLXCE) S CENTROM z0 =0 SODERVIT LI[X ^ETNYE STEPENI z.

2. pOLXZUQSX PREDSTAWLENIEM

p(z;a)(z;b) =p(c;a)(c;b) 1+ z;c 1=2 1+ z;c 1=2, c;a c;b

NAJTI NESKOLXKO NA^ALXNYH SLAGAEMYH W RAZLOVENIQH W RQDY tEJLORA W OKRESTNOSTI TO^KI c 6= a b ODNOZNA^NYH WETWEJ DWUHZNA^NOJ FUNK-

CII w=p(z;a)(z;b).

3. zAMETIW, ^TO ezz;1 + z2 2zi ctg 2zi , POLU^ITX (NA BAZE PRIMERA 7)

RAZLOVENIQ lORANA FUNKCII w=ctgz DLQ 0<jzj< I <jzj<2 .

1 u kO[I W [28], ser. II, t. II, p. 161 t. XV., p. 450.

195

XIII. ~TO SLEDUET IZ TEOREMY tEJLORA

w PRILOVENIQH TEOREMU tEJLORA1 OBY^NO PRIMENQ@T W SLEDU@]EJ FORMULIROWKE.

eSLI FUNKCIQ w = f(z) QWLQETSQ ANALITI^ESKOJ W OBLASTI D C , TO KAKOWA BY NI BYLA TO^KA z0 2D, W KRUGE K S CENTROM z0 , PRINADLEVA]EM OBLASTI D (RIS. 73), IMEET MESTO RAZLOVENIE \TOJ FUNKCII W RQD tEJLORA:

(kAK SLEDSTWIE, RADIUSP SHODIMOSTI \TOGO RQDA NE MENX[E RASSTOQNIQ OT TO^KI z0 DO GRANICY @D OBLASTI D.)

+1 f(n)(z0)

(z;z0)n z 2K.2

f(z) = n=0 k!

 

 

 

 

rIS. 73

 

pRIMER

.

pRIMENENIE FORMULY SUMMY GEOMETRI^ESKOJ

 

 

 

1

 

2

 

PROGRESSII

1;q = 1 + q + q

 

+ jqj < 1, DAET SLEDU@-

]IE RAZLOVENIQ FUNKCII w = z1 , ANALITI^ESKOJ W OBLASTI

1 tO^NEE, TEOREMU kO[I O RAZLOVENII ANALITI^ESKOJ FUNKCII W

RQD tEJLORA (XII, c. 180, SNOSKA 1).

2 w SOEDINENII SO SWOJSTWOM \BESKONE^NOJ DIFFERENCIRUEMOSTI" SUMMY STEPENNOGO RQDA (II, c. 33, SLEDSTWIE 1) \TO SLUVIT DRUGIM OBOS- NOWANIEM TOGO, ^TO FUNKCIQ, ANALITI^ESKAQ W OBLASTI, IMEET W \TOJ OBLASTI PROIZWODNYE WSEH PORQDKOW (XI, c. 172).

196

D = C rf0g, W STEPENNYE RQDY (S UKAZANIEM IH RADIUSOW SHODIMOSTI RIS. 74):

 

1

 

=

 

1

 

= 1; (z;1) + (z;1)2 ; (z;1)3 +

(r =1)

 

z

 

1+(z;1)

 

1

 

=

 

1

 

=

1

 

 

z;22

+

(z;32)2

(z;42)3

+

 

(r =2)

 

2+(z;2)

 

 

z

 

 

 

 

2 ;

2

 

 

2

;

 

2

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

1

 

 

 

 

 

1

 

z +(1;i)

 

(z+(1;i))2

 

z

 

=

(i;1)+(z+1;i)

= ;

1;i

;

(1;i)2

 

;

(1;i)3

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;

(z+(1;4i))3

 

 

(r =p

 

).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1;i)

 

;

 

 

 

 

tO, ^TO \TO DEJSTWITELXNO RAZLOVENIQ W RQDY tEJLORA FUNKCII

w =

1

 

(S RAZNYMI CENTRAMI I ZAWISQ]IMI OT NIH RADIUSAMI SHODI-

z

MOSTI), WYTEKAET IZ SWOJSTWA EDINSTWENNOSTI RAZLOVENIJ tEJLORA I lORANA (XII, c. 188).

rIS. 74

197

tEOREMA lIUWILLQ.1 fUNKCIQ, ANALITI^ESKAQ WO WSEJ PLOSKOSTI C (a TAKIE FUNKCII NAZYWA@T CELYMI) QWLQETSQ LIBO NEOGRANI^ENNOJ, LIBO POSTOQNNOJ.

dOKAZATELXSTWO. pRIMENENIE K FUNKCII w =f(z), ANALI-

TI^ESKOJ WO WSEJ PLOSKOSTI C , TEOREMY tEJLORA S z0 =0,

PRIWODIT K EE RAZLOVENI@

+1

 

cn =

f(n)(0)

.

 

 

 

 

 

f(z)= n=0cnzn z 2 C

1;

 

k!

 

 

 

 

 

jcnj6 hn n=0

2 : : : ,

 

;

jf(z)j

 

h

,

 

P

9h > 08z

 

 

 

 

eSLI \TA FUNKCIQ OGRANI^ENA

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

TO

W SILU NERAWENSTW kO[I (XII, S. 194)

PRI^EM | WWIDU ANALITI^NOSTI FUNKCII WO WSEJ PLOSKOSTI C | W KA^ESTWE MOVNO BRATX SKOLX UGODNO BOLX[OE POLOVITELXNOE ^ISLO. uSTREMLQQ K +1, MOVNO ZAKL@^ITX: cn = 0 DLQ n = 1 2 : : : , T. E. RAZLOVENIE FUNKCII w = f(z) W

PLOSKOSTI

C PRINIMAET WID

f(z)= c0 z 2

C

. Q.E.D.

 

 

tEOREMA O SU]ESTWOWANII KORNQ U MNOGO^LENA.2

l@BOJ MNOGO^LEN p(z) = a0zn+a1zn;1+ +an;1z+an STEPENI n > 1 S DEJSTWITELXNYMI ILI MNIMYMI KO\FFICIENTAMI

(a0 6= 0) IMEET KORENX (T. E. PRINIMAET ZNA^ENIE 0) W PLOS- KOSTI C .

dOKAZATELXSTWO. eSLI BY TAKOJ MNOGO^LEN p(z) NE IMEL KORNEJ (T. E. NE OBRA]ALSQ W NULX) W PLOSKOSTI C , TO FUNK-

CIQ w = p(1z) OKAZYWALASX BY ANALITI^ESKOJ WO WSEJ PLOS-

1 uVE WSTRE^ALASX WY[E (XI, S. 176, UPRAVNENIE 3).

2 pERWYM EE WYSKAZAL W WY[ED[EJ W 1629 G. KNIGE \nOWOE IZOBRE-

TENIE W ALGEBRE" (\Invention nouvelle en l'algebre") FRANCUZSKIJ MATE-

MATIK vIRAR (Girard, Albert, 1595{1632), a PERWOE PRIEMLEMOE DOKA- ZATELXSTWO OPUBLIKOWAL (W 1799 G., DAW WPOSLEDSTWII E]E TRI) gAUSS

([33], Bd. III, S. 1{30). rASHOVEE EE NAZWANIE \OSNOWNAQ TEOREMA ALGEB-

RY" MOVET SOZDATX NEWERNOE PREDSTAWLENIE O DOSTIVENIQH \TOJ NAUKI.

198

KOSTI C (T. E. CELOJ) I PRITOM OGRANI^ENNOJ: EE OGRANI-

^ENNOSTX WNE NEKOTOROGO ZAMKNUTOGO KRUGA z 2C : jzj6r

ESTX SLEDSTWIE TOGO, ^TO lim

1

=0, A NA \TOM KRUGE | TO-

 

GO, ^TO FUNKCIQ w =

1

z!1p(z)

 

 

 

 

 

NEPRERYWNA NA NEM. pO TEOREME

 

 

lIUWILLQ FUNKCIQ w =p(z

)

1

OKAZYWALASX BY POSTOQNNOJ,

p

(z)

PRI \TOM RAWNOJ NUL@ (TAK KAK lim

1

 

= 0) W PLOSKOSTI C .

 

 

 

 

 

 

 

 

z!1p(z)

 

pREDPOLOVENIE OB OTSUTSTWII U MNOGO^LENA KORNEJ PRI-

WODIT, TAKIM OBRAZOM, K PROTIWORE^I@. Q.E.D.

nULI ANALITI^ESKIH FUNKCIJ

 

 

 

 

 

nULQMI

FUNKCII w = f(z),

ANALITI^ESKOJ W OBLASTI

D C , NAZYWA@T WSE TE TO^KI \TOJ OBLASTI, W KOTORYH ZNA^ENIE FUNKCII RAWNO NUL@. gOWORQT PRI \TOM, ^TO TO^Ka z0 2D ESTX NULX KRATNOSTI (ILI PORQDKA) k \TOJ FUNKCII,

ESLI f(z0) = f0(z0) = =f(k;1)(z0) = 0 TOGDa KAK f(k)(z0)=60

NULI KRATNOSTI 1 NAZYWA@T PROSTYMI.

sLEDU@]EE UTWERVDENIE DAET \KWIWALENTNYE OPISANIQ

NULEJ I IH KRATNOSTEJ.

eSLI w =f(z) | ANALITI^ESKAQ FUNKCIQ W OBLASTI D C , A z0 | TO^KA \TOJ OBLASTI, TO SLEDU@]IE TRI USLOWIQ

\KWIWALENTNY:

 

1 f(z0) = f0(z0) =

= f(k;1)(z0) = 0 a f(k)(z0) 6= 0, T. E. z0

ESTX NULX KRATNOSTI

k \TOJ FUNKCII

2

RAZLOVENIE tEJLORA FUNKCII w = f(z) W PRINADLEVA-

]EM OBLASTI D KRUGE S CENTROM z0 IMEET WID

 

 

 

 

+1

 

 

 

 

 

(z z0)k+1+

 

(ck =0)

f(z)= cn(z z0)n = ck(z z0)k+ ck+1

 

 

 

n=k

;

 

;

 

;

 

 

6

3

W NEKOTOROMP

KRUGE S CENTROM z0

SPRAWEDLIWO PREDSTAW-

 

 

 

 

k

'(z),

 

w = '(z)

 

 

,

 

LENIE

f(z) = (z;z0)

GDE

| FUNKCIQ

ANALI-

 

 

 

 

 

 

 

TI^ESKAQ I NE IME@]AQ NULEJ W \TOM KRUGE.

199

dOKAZATELXSTWO. rAWNOSILXNOSTX USLOWIJ 1 I 2 | PRQ- MOE SLEDSTWIE TEOREMY tEJLORA (XII, c. 180). pRI WYPOLNE-

NII USLOWIQ 2 ZAPISX f(z)=(z;z0)k

 

ck + ck+1(z;z0) +

1

OZNA^AET WYPOLNENIE USLOWIQ 3 , IZ KOTOROGO, SOGLASNO POD-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

S^ETU PROIZWODNYH | NAPRIMER, PO FORMULE lEJBNICA

 

 

 

 

 

 

 

k

 

(n)

 

 

 

n

 

 

j

k

 

(j)

 

 

 

 

 

(n j)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

|

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(z;z0)

'(z)

 

= j=0 Cn[(z;z0) ]

 

 

 

['(z)]

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

SLEDUET,

^TO

 

 

 

 

 

 

 

P

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f(n)(z0)= (z

z0)k'(z)

(n)

=

0

 

 

ESLI n=0 1 : : : k;1

 

 

 

 

;

 

 

 

z=z0

 

k!'(z0)

 

ESLI n=k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A POTOMU WYPOLNENO USLOWIE 1 . Q.E.D.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

pRIMERY.

1.

sOGLASNO FORMULE |JLERA (II, c. 38) NULI

 

 

FUNKCII w =sin z

| \TO KORNI URAWNENIQ

eiz;e;iz

=0, ILI,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

2i

 

 

 

 

 

 

^TO TO VE SAMOE, e2iz ;1 = 0, T. E. z =

Ln1 =

1

 

i2 n= n,

2i

2i

n = 0

 

1

 

2 : : :

tAK KAK

 

sin0( n)=cos( n)=0, WSE TO^KI

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n QWLQ@TSQ PROSTYMI NULQMI FUNKCII w =sin z.

 

 

 

2. tAK KAK

 

 

 

2

 

 

 

4

 

 

 

6

;

 

2

 

 

 

4

 

 

 

 

 

6

+ =

(1;cos z)(ez2;1)=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z

;

 

z

 

+

 

z

z

+

z

+

z

2!

4!

 

6!

1!

2!

3!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

1

 

 

 

 

z2

 

z4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z2

 

 

z4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= z

2!

;

4! +

6! ; 1+ 2! +

3! +

,

TO^KA z =0 QWLQETSQ DLQ FUNKCII w =(1;cos z)(ez2;1) NULEM

4-J KRATNOSTI. dRUGIE NULI \TOJ FUNKCII, KRATNOSTEJ

(KAK POKAZYWAET WY^ISLENIE PROIZWODNYH) SOOTWETSTWENNO

2 I 1, | \TO z = 2 n I z = (1 i)pn , n=1 2 : : :

3. tO^KA 1 QWLQETSQ NULEM (PROSTYM) DLQ ODNOJ IZ DWUH WYDELQEMYH W EE OKRESTNOSTI ODNOZNA^NYH WETWEJ w =pz ;1.

1 tAK KAK WZQTYJ W SKOBKI STEPENNOJ RQD SHODITSQ W KRUGE D (S

CENTROM z0), EGO SUMMA, OBOZNA^AEMAQ '(z) (S '(z0) = ck = 0), QWLQETSQ

 

 

 

6

z0.

ANALITI^ESKOJ FUNKCIEJ, NE RAWNOJ NUL@ W OKRESTNOSTI TO^KI

 

 

P

 

 

2 (u

v)(n) =

n

Cnj u(j)v(n;j).

 

j=0

 

 

 

 

 

 

200

sWOJSTWo IZOLIROWANNOSTI NULEJ ANALITI^ESKIH

FUNKCIJ. l@BOJ NULX ANALITI^ESKOJ W OBLASTI D C FUNKCII w =f(z) (f(z)6 0) IMEET KONE^NU@ KRATNOSTX, I WSE

NULI QWLQ@TSQ IZOLIROWANNYMI: KAVDYJ OBLADAET OKREST-

NOSTX@, NE SODERVA]EJ DRUGIH NULEJ \TOJ FUNKCII.

dOKAZATELXSTWO. wTORAQ ^ASTX UTWERVDENIQ (OB IZOLI- ROWANNOSTI NULEJ) ESTX SLEDSTWIE PERWOJ: ESLI z =z0 | NULX KONE^NOJ KRATNOSTI k ANALITI^ESKOJ FUNKCII w =f(z), TO

 

 

 

f(z) = (z

;

z0)

k

'(z),

 

 

 

'(z) = 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

IZ PREDSTAWLENIQ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

GDE

 

 

 

W KRUGE S

CENTROM z0 (S. 198, USLOWIE 3 ), SLEDUET, ^TO W \TOM KRUGE NET

OTLI^NYH OT z0

NULEJ \TOJ FUNKCII. dOSTATO^NO PO\TOMU

PRIJTI K PROTIWORE^I@, PREDPOLOVIW, ^TO NEKAQ ANALITI-

^ESKAQ W OBLASTI D C FUNKCIQ w = f(z)

(f(z)

6 0) IMEET

W NEKOTOROJ TO^KE z0 2D NULX BESKONE^NOJ KRATNOSTI, T. E.

f(z0) = f0(z0) = f00(z0) = = 0. pUSTX z1

| L@BAQ TO^KA

OBLASTI

D,

W KOTOROJ

f(z1)

6= 0,

A

L

 

| LOMANAQ

,

IDU]AQ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

W OBLASTI D OT TO^KI z0 K TO^KE z1

 

(VII, S. 107). wOSPRI-

NIMAQ EE KAK \IZLOMANNYJ" OTREZOK DEJSTWITELXNOJ OSI,

MOVNO UTWERVDATX SU]ESTWOWANIE TO^KI z 2L,

QWLQ@]EJ-

SQ TO^NOJ WERHNEJ GRANX@ MNOVESTWA Z1

TEH TO^EK z 2 L,

W KOTORYH FUNKCIQ w = f(z) IMEET NULX BESKONE^NOJ KRAT-

NOSTI. oSTAETSQ ZAMETITX, ^TO

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a) ESLI z 2Z1, T. E. f(z ) = f0(z ) = f00(z ) = = 0, TO IZ

 

 

 

 

 

 

 

P

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+1 f(n)(z )

(z;z )n (W SODERVA-

RAZLOVENIQ tEJLORA f(z) = n=0

k!

 

 

]EMSQ W OBLASTI D KRUGE S CENTROM z ) SLEDOWALO BY, ^TO

z NE QWLQETSQ WERHNEJ GRANICEJ MNOVESTWA Z1

 

 

 

 

 

2

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B) ESLI z = Z

 

, T. E. FUNKCIQ

w = f(z)

W TO^KE z LIBO

NE IMEET NULQ, LIBO IMEET NULX KONE^NOJ KRATNOSTI, TO W OKRESTNOSTI \TOJ TO^KI NET (OTLI^NYH OT z ) NULEJ \TOJ FUNKCII, TAK ^TO z NE MOVET BYTX TO^NOJ WERHNEJ GRANX@ MNOVESTWA Z1.