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

Шведенко Начала анализа функций комплексной переменной 2008

.pdf
Скачиваний:
131
Добавлен:
16.08.2013
Размер:
52 Мб
Скачать
☆

301

rE[ENIE. pUSTX G1 | PERESE^ENIE DANNOJ OBLASTI G S

1-M KOORDINATNYM UGLOM (RIS. 118, B). oDNOZNA^NAQ WETWX

 

 

8

 

 

 

 

 

 

 

 

USLOWIEM

FUNKCII = pz4 +1, OPREDELQEMAQ W OBLASTI G1

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0 < arg pz4

+1 <

4

, OTOBRAVAET EE WZAIMNO-ODNOZNA^NO I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L1

KONFORMNO NA UGOL

2C : 0<arg < 4

(RIS. 118,

W, G).

pRINCIP SIMMETRII PO OTNO[ENI@ K PROMEVUTKAM

 

I Le1 (SOOTWETSTWENNO, MNIMOJ OSI I BISSEKTRISY 1-GO KOOR-

DINATNOGO UGLA), OBOZNA^ENNYM PUNKTIROM NA RIS. 118, B, G, S U^ETOM TOGO, ^TO PREOBRAZOWANIQ SIMMETRII OTNOSITELXNO

MNIMOJ OSI PLOSKOSTI C z I BISSEKTRISY 1-GO KOORDINAT-

NOGO UGLA PLOSKOSTI C

IME@T, SOOTWETSTWENNO, WID z !;7

 

z

I !7 i , POZWOLQET

UTWERVDATX:

FUNKCIQ

 

 

 

 

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+1

 

ESLI z G1

L1

 

def

pz4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

[

 

=f1

(z) =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(ip(;

 

)4 +1

ESLI z 2G1 [L1

 

 

z

 

 

8

 

 

 

 

 

 

 

 

rIS. 119

PREOBRAZUET OBLASTX G2 = G1[G1 [L1 | WERHN@@ POLUPLOSKOSTX S \RAZREZAMI" DLINY 1 PO BIcSEKTRISAM 1-GO I 2-GO

302

KOORDINATNYH UGLOW (RIS. 119, A) | WZAIMNO-ODNOZNA^NO I KONFORMNO NA 1-J KOORDINATNYJ UGOL S \RAZREZOM" DLINY 1 PO EGO BIcSEKTRISE (RIS. 119, B).

oDNOZNA^NAQ WETWX FUNKCII ! = p4 4 +1, OPREDELQEMAQ W

TO^KAH \TOGO UGLA USLOWIEM 0 <arg p4 4 +1 < 4 , OTOBRAVAET EGO NA TAKOJ VE UGOL BEZ \RAZREZA" (RIS. 119, W), POSLE ^EGO PRIMENENIE PRINCIPA SIMMETRII | NA SEJ RAZ OTNOSITELXNO

PROMEVUTKA L2 = (;1 0) DEJSTWITELXNOJ OSI PLOSKOSTI C z I MNIMOJ OSI PLOSKOSTI C ! (PREOBRAZOWANIQ SIMMETRII

IME@T, SOOTWETSTWENNO, WID z !7

 

I w !;7

 

) | PRIWODIT

z

w

K WZAIMNO-ODNOZNA^NOMU I KONFORMNOMU OTOBRAVENI@

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

(f1(z))4 +1

 

 

 

 

ESLI z

2

G2

[

L2

def

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

! =f2(z) = (p4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(f1(

 

))4 +1

 

ESLI z

 

 

G

 

 

L2

z

2

[

;

 

 

 

 

 

G

 

 

L2

 

2

 

 

ISHODNOJ OBLASTI G = G2

[

[

NA WERHN@@ POLUPLOS-

 

p

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

KOSTX S \RAZREZOM" PO OTREZKU OT 0 DO i (RIS. 119, G). oSTAETSQ LI[X PRIMENITX TU ODNOZNA^NU@ WETWX FUNK-

CII w = p!2 +1, KOTORAQ OTOBRAVAET WERHN@@ POLUPLOS-

KOSTX S \RAZREZOM" PO OTREZKU OT 0 DO i NA WERHN@@ POLU-

PLOSKOSTX (BEZ \RAZREZA"), ^TO I DAET OKON^ATELXNYJ OTWET:

TREBUEMOE OTOBRAVENIE ZADANNOJ OBLASTI G NA WERHN@@ POLUPLOSKOSTX OSU]ESTWLQET FUNKCIQ w = p(f2(z))2 +1.

tEOREMA OB OBRATNOJ FUNKCII. eSLI W OBLASTI G C

FUNKCIQ w = f(z) QWLQETSQ ANALITI^ESKOJ I ODNOLISTNOJ,

TO W OBLASTI f(G), NA KOTORU@ \TA FUNKCIQ OTOBRAVAET OBLASTX G, OPREDELENA OBRATNAQ FUNKCIQ z = f;1(w), TAKVE QWLQ@]AQSQ ANALITI^ESKOJ I ODNOLISTNOJ, PRI \TOM

a)

f;1 0

(w)=

 

1

 

W TO^KAH w =f(z) OBLASTI f(G)

f0(z)

B)

OTOBRAVENIQ FUNKCIQMI w = f(z) I z = f;1(w) OB-

 

;

 

 

 

 

 

 

LASTEJ G I f(G)

DRUG NA DRUGA QWLQ@TSQ KONFORMNYMI.

TOJ TO^KE

303

dOKAZATELXSTWO. tO, ^TO MNOVESTWO f(G) ESTX OBLASTX I W \TOJ OBLASTI OPREDELENA FUNKCIQ z =f;1(w), OBRATNAQ K w = f(z) (I WMESTE S NEJ QWLQ@]AQSQ ODNOLISTNOJ), SLE-

DUET IZ ODNOLISTNOSTI (WZAIMNO-ODNOZNA^NOSTI) FUNKCII w =f(z) I PRINCIPA SOHRANENIQ OBLASTI (c. 286).

dLQ DOKAZATELXSTWA ANALITI^NOSTI FUNKCII z =f;1(w) W OBLASTI f(G) SLEDUET WNA^ALE DOKAZATX EE NEPRERYWNOSTX W PROIZWOLXNO WZQTOJ TO^KE w0 =f(z0) \TOJ OBLASTI. pUSTX

" | L@BOE POLOVITELXNOE ^ISLO. wZQW POLOVITELXNOE ^IS-

LO "0 6" NASTOLXKO MALYM, ^TO KRUG K RADIUSA "0 S CENT- ROM z0 PRINADLEVIT OBLASTI G (RIS. 120), MOVNO UTWERV-

DATX (NA OSNOWANII PRINCIPA SOHRANENIQ OBLASTI), ^TO OB-

RAZ f(K) \TOGO KRUGA PRI OTOBRAVENII FUNKCIEJ w = f(z) ESTX OBLASTX, SODERVA]AQ TO^KU w0, A WMESTE S NEJ I KRUG S CENTROM w0 DOSTATO^NO MALOGO RADIUSA . kAKOWA BY NI

BYLA TO^KA w c jw;w0j< , ZNA^ENIE z = f;1(w) W \TOM SLU- ^AE BUDET OTLI^ATXSQ OT z0 = f;1(w0) MENX[E, ^EM NA "0 6".

tEM SAMYM USTANOWLENA ISTINNOSTX UTWERVDENIQ

8">09 >08w ;jw;w0j< =) f;1(w);f;1(w0) <" ,

T. E. NEPRERYWNOSTX FUNKCII z =f;1(w) (W PROIZWOLXNO WZQ- w0 2f(G)).

rIS. 120

z = f;1(w)

304

tEPERX MOVNO DOKAZATX I ANALITI^NOSTX \TOJ FUNKCII

W OBLASTI f(G),

T. E. SU]ESTWOWANIE U NEE PROIZWODNOJ W

L@BOJ TO^KE w0 2f(G). tAK KAK z !z0

()1 w !w0 (WWIDU

NEPRERYWNOSTI FUNKCIJ

w = f(z)

I

z = f; (w)),

A

f

0(z0) 6= 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(W SILU PRINCIPA LOKALXNOJ ODNOLISTNOSTI),

 

 

 

 

 

 

 

def

 

f;1(w)

;

f;1(w0)

 

 

 

 

z

z

 

 

 

 

 

 

f;1 0

(w0) = lim

 

 

= lim

 

 

; 0

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;

w!w0

w;w0

 

w!w0 f(z);f(z0)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= lim

 

z;z0

 

=

 

1

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f0(z0)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z!z0

f(z);f(z0)

 

 

 

 

kONFORMNOSTX OSU]ESTWLQEMYH FUNKCIQMI w = f(z) I OTOBRAVENIJ OBLASTEJ G I f(G) DRUG NA DRUGA WYTEKAET IZ NEOBRA]ENIQ W NULX PROIZWODNYH OBEIH FUNK-

CIJ. Q.E.D.

 

pRIMER.

tAK KAK CELAQ FUNKCIQ w =exp z QWLQETSQ OD-

 

 

 

 

 

2

 

 

1 I

NOLISTNOJ W L@BOJ POLOSE

 

z 2 C : < Im z < +2

OTOBRAVAET EE NA OBLASTX

 

w

 

C

: < arg w < +2

(III,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c. 45-46), PRIMENENIE TEOREMY OB OBRATNOJ FUNKCII DAET: W

PLOSKOSTI C S \RAZREZOM" PO KAKOMU-LIBO LU^U L, WYHODQ-

]EMU IZ TO^KI 0, OPREDELENA OBRATNAQ FUNKCIQ z =exp;1w,

ILI (W BOLEE PRIWY^NYM OBOZNA^ENII) z =ln w | ODNOZNA^- NAQ WETWX LOGARIFMA, KOTORAQ OTOBRAVAET UKAZANNU@ PLOS-

KOSTX S \RAZREZOM" NA POLOSU z 2 C : < Imz < +2 ,

GDE | WELI^INA UGLA, POD KOTORYM LU^ \RAZREZA" L WYHODIT IZ TO^KI 0. pOSKOLXKU UGOL OPREDELEN S TO^NOSTX@

DO SLAGAEMOGO, KRATNOGO 2 , FAKTI^ESKI WOZNIKAET BESKONE^NYJ NABOR ODNOZNA^NYH WETWEJ z = ln w, RAZLI^A@]IHSQ SLAGAEMYMI, KRTANYMI 2 i, NO DLQ KAVDOJ IZ KOTORYH

ln0w = 10 = 1 = 1 . iZMENQQ NAPRAWLENIE LU^A L, PO- exp z exp z w

LU^A@T RAZNYE NABORY ODNOZNA^NYH WETWEJ LOGARIFMA.

1 |TO SLEDUET IZ FORMULY |JLERA (II, S. 37): ESLI z1 = x1 +iy1, A z2 = x2 +iy2, TO exp z1 = expz2 W TOM I TOLXKO W TOM SLU^AE, KOGDA ex1 =ex2 a y1 ;y2 =2 k k 2Z.

305 tEOREMA EDINSTWENNOSTI OTOBRAVENIQ. kAKOWY BY

NI BYLI TO^KA z0 OBLASTI G C I DEJSTWITELXNOE ^ISLO

, cU]ESTWUET NE BOLEE ODNOJ FUNKCII w = f(z), ANALITI-

^ESKOJ I ODNOLISTNOJ W OBLASTI G, KOTORAQ BY OTOBRAVA-

LA \TU OBLASTX NA EDINI^NYJ KRUG D = w 2 C : jwj < 1 S

WYPOLNENIEM USLOWIJ

f(z0)=0 arg f0(z0)= .

 

dOKAZATELXSTWO. pUSTX w =f(z) I w = f(z) | DWE FUNK-

CII, OBLADA@]IE PERE^ISLENNYMI SWOJSTWAMIe . pRIMENENIE K TOJ I DRUGOJ TEOREMY OB OBRATNOJ FUNKCII POZWOLQET ZA-

KL@^ITX: OBE KOMPOZICII f f;1(w) I f f;1(w) (RIS. 121)

OPREDELQ@T W KRUGE D OBRATNYE DRUG DRUGU ANALITI^ESKIE

FUNKCII cO SWOJSTWAMI:

 

; e

 

 

 

 

e;

 

 

j

j

 

 

;

 

 

 

 

 

1

;

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

f f;1(w) <1

I f f;1(w)

 

<1

W KRUGE

D (T.E. PRI

 

w

<1)

 

e

 

 

;1

 

0

e

f0(z0)

 

 

;

 

 

 

1

0

 

f0(z0)

 

 

;

 

f

 

f; (0) =f(z0)=0 f

 

f; (0) = f(z0)=0

 

 

 

 

 

 

e

 

 

 

 

e

 

 

 

 

;e

 

 

 

 

 

 

 

 

 

arg f

;

 

 

 

 

 

 

 

 

=0 earg f

;

f

 

 

 

 

e

 

 

 

 

f; e (0)=arg f0(z0)

 

 

; )e(0)=arg f0(z0) =0.

rIS. 121

zAWER[ITX DOKAZATELXSTWO TEOREMY POZWOLQET SLEDU@]EE ZNAMENITOE UTWERVDENIE, WYWODIMOE IZ PRINCIPA MAKSIMUMA MODU-

LQ (c. 288).

306

 

 

lEMMA {WARCA.1 pUSTX = '(z)

 

| ANALITI^ESKAQ FUNK-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

j

 

 

 

j

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CIQ W KRUGE D =

z 2C

: jzj<1 SO SWOJSTWAMI:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a) '(z) <1

W KRUGE D

 

 

B)

 

'(0)=0

 

 

 

 

 

 

 

 

TOGDA

j'(z)j6jzj

W KRUGE D, PRI^EM RAWENSTWO (HOTQ BY W ODNOJ

TO^KE z2D) MOVET WYPOLNQTXSQ LI[X DLQ FUNKCII '(z) = ei z

( | DEJSTWITELXNOE ^ISLO).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dOKAZATELXSTWO LEMMY.

w SILU TEOREMY tEJLORA (XII, c. 180)

' z

 

 

c

 

c z c

z2

 

 

W KRUGE D

,

PRI \TOM c

0

=

'

 

A SLEDO

-

 

( )=

 

0+

1

+

2

 

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(0)=0,

 

 

 

 

WATELXNO, '(z) = z

(z), GDE =

(z) | ANALITI^ESKAQ FUNKCIQ

W KRUGE D.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

wZQW L@BOE ^ISLO r 2 (0 1),

MOVNO UTWERVDATX, ^TO MAKSI-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 C :

j

 

j

 

 

MUM MODULQ \TOJ FUNKCII W ZAMKNUTOM KRUGE

z

jzj 6 r

 

 

(A ON DOSTIGAETSQ W SILU NEPRERYWNOSTI FUNKCII u =

 

(z) W

\TOM ZAMKNUTOM KRUGE) FAKTI^ESKI DOSTIGAETSQ NA GRANICE \TO-

GO KRUGA: sup j

 

(z)j

 

=

j

 

(z0)j

DLQ NEKOTOROJ TO^KI z0 c jz0j = r.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

jzj6r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(z)

| POSTOQNNAQ FUNKCIQ, W SLU-

|TO ZAWEDOMO TAK, ESLI =

^AE VE NEPOSTOQNNOJ FUNKCII =

(z) DOSTATO^NO PRIMENITX K

NEJ W OTKRYTOM KRUGE

 

z 2C :

jzj

< r

 

 

 

PRINCIP MAKSIMUMA MO-

 

 

 

(

. 288),

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

j

 

( 0)j

 

 

sup j

( )j

 

j

0j

 

.

DULQ

 

 

S

 

 

 

 

 

 

SOGLASNO KOTOROMU

 

 

 

z

 

 

<

 

 

 

 

 

 

 

z

PRI

z

<r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

jzj<r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

kAK SLEDSTWIE DLQ L@BOJ TO^KI z c

jzj6r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

j

(z)j6jsupzj6rj

 

(z)j=j

(z0)j =

j

'(z0)

j

<

1

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

jz0j

 

r

 

 

 

 

 

 

 

IZ ^EGO

 

WWIDU PROIZWOLXNOSTI ^ISLA

 

r

2

(0 1)

SLEDUET,

^TO

j

(z)

j

 

 

 

1,

 

T. E.

j

'(z)

j

 

j

z

j

W L@BOJ TO^KE z

2

D.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

;

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 nA ZNA^IMOSTX \TOGO UTWERVDENIQ IZ WKL@^ENNOJ W PROGRAMMU

fEDERALXNOJ pOLITEHNI^ESKOJ {KOLY W c@RIHE ZA 1869{70 U^. G. RA-

BOTY {WARCA (SNOSKA 1 NA S. 295) \Zur Theorie der Abbildung" (\k TEORII OTOBRAVENIQ") WPERWYE UKAZAL NEMECKIJ MATEMATIK kARA-

TEODORI (Caratheodori, Constantin, 1873{1950), W ^XEJ FORMULIROWKE

(W Mathematische Annalen, B. 72, 1912, S. 110, A TAKVE W [7], S. 50{51)

\TO UTWERVDENIE I PRIWODITSQ ZDESX.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

307

 

 

 

 

 

eSLI PREDPOLOVITX, ^TO

j'(z)j

= jzj

(T. E.

j

(z)j

= 1) W NEKO-

TOROJ TO^KE z

2 D,

 

TO OTS@DA BUDET SLEDOWATX, ^TO WELI^INA

 

j

(z)

j

W KRUGE

 

D DOSTIGAET MAKSIMALXNOGO ZNA^ENIQ (RAWNOGO

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

e

 

 

 

 

 

e

 

 

 

e

 

 

 

 

 

 

 

 

1)

W TO^KE z

\TOGO KRUGA, A POTOMU,

 

SOGLASNO PRINCIPU MAKSI-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

e

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

MUMA MODULQ, FUNKCIQ =

 

(z)

 

QWLQETSQ POSTOQNNOJ W KRUGE

 

D (RAWNOJ PO MODUL@ 1), T. E.

 

 

(z) = ei, ILI, ^TO TO VE SAMOE,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

e

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

'(z) = eiz W KRUGE D DLQ NEKOTOROGO DEJSTWITELXNOGO ^ISLA

.

 

Q.E.D.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

wOZWRA]AQSX K DOKAZATELXSTWU TEOREMY, SLEDUET PRIMENITX

LEMMU {WARCA, POLAGAQ W NEJ (S PEREOBOZNA^ENIEM PEREMENNOJ

 

z NA w

)

WNA^ALE ' w

 

 

f f

 

 

1

w

 

 

 

 

A ZATEM ' w

 

 

f f

1 w

) :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( )=

 

 

 

; ( ) ,

 

 

 

 

 

 

( )=

 

 

 

 

; (

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f f

;

1 w

 

 

6 w f f

;

1 w

6 w w D

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( )

 

 

 

j j;e

 

 

 

 

 

( )

j j

 

 

 

2e;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

PRI \TOM ZAMENA W PERWOM NERAWENSTWE

w NA f f

;

1

 

 

 

 

 

 

(w) PRIWO-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;e

 

 

 

 

 

 

f f

 

e;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

DIT K NERAWENSTWU

j

w

j

6

j

 

1 w

 

j,

KOTOROE W SO^ETANII SO WTO-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

; (

)

 

 

 

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

RYM I UTWERVDENIEM

 

LEMMY {WARCA PRIWODITeK SOOTNO[ENI@

 

f f

 

1 w

 

 

 

 

eiw w

 

 

D

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

)

 

 

2

 

eDLQ NEKOTOROGO DEJSTWITELXNOGO ^IS

-

 

 

 

 

 

;

(

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

0

 

 

 

 

 

 

 

;

1 w

 

 

 

LA

 

),

 

 

A ESLI U^ESTX

,

^TO

arg

f f

 

 

 

 

TO

f f

 

 

w W

 

e;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(

 

 

; ) (0)=0,

 

 

 

 

 

 

 

( )

 

 

KRUGE D, T. E. f

(z)

 

f(z)

W OBLASTI

 

G.

Q.E.D.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;e

 

 

 

 

 

 

 

 

e;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sLEDSTWIEM DOKAZANNOJ TEOREMY QWLQETSQ SLEDU@]IJ INTE-

RESNYJ FAKT.

 

e

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

eSLI FUNKCIQ w =f(z),

ANALITI^ESKAQ W KRUGE ILI POLUPLOS-

 

 

 

 

 

 

KOSTI, WZAIMNO-ODNOZNA^NO OTOBRAVAET EGO ILI EE NA KRUG ILI

 

 

 

NA POLUPLOSKOSTX, TO \TA FUNKCIQ QWLQETSQ DROBNO-LINEJNOJ.

 

 

 

dOKAZATELXSTWO. pOSKOLXKU NADLEVA]IM DROBNO-LINEJNYM OTOBRAVENIEM L@BOJ KRUG, RAWNO KAK I L@BAQ POLUPLOSKOSTX, WZAIMNO-ODNOZNA^NO PEREWODITSQ NA EDINI^NYJ KRUG (VI, S. 97, SWOJSTWO 2), A KOMPOZICIQ DROBNO-LINEJNYH OTOBRAVENIJ I OB- RATNOE K DROBNO-LINEJNOMU TAKVE QWLQ@TSQ DROBNO-LINEJNYMI (VI, S. 90), DOSTATO^NO RAZOBRATX SLU^AJ, KOGDA w = f(z) | ANA- LITI^ESKAQ FUNKCIQ, WZAIMNO-ODNOZNA^NO OTOBRAVA@]AQ KRUG

z 2 C : jzj < 1 NA KRUG w 2 C : jwj < 1 . pUSTX z0 | TA TO^KA, KOTORU@ FUNKCIQ w =f(z) PEREWODIT W 0. pOLAGAQ =arg f0(z0)

308

I ZAME^AQ, ^TO DROBNO-LINEJNAQ FUNKCIQ w = ei

z;z0

TAKVE

 

 

 

1;z0 z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ei

z;z0

0

 

 

PEREWODIT TO^KU z0 W 0 I arg

= , PRIHODITSQ DE-

 

 

 

 

 

:

( )

 

ei

z

;

z0

.

 

1;z0 z z=z0

 

LATX WYWOD

 

f z

 

 

 

 

 

Q.E.D.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1;z0 z

 

 

 

 

 

 

~TO KASAETSQ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

SU]ESTWOWANIQ ANALITI^ESKOJ FUNKCII, O KOTOROJ

GOWORITSQ W TEOREME EDINSTWENNOSTI OTOBRAVENIQ, SPRAWEDLIWA SLEDU-

@]AQ TEOREMA, PERWONA^ALXNYJ WARIANT KOTORYE SODERVITSQ W DIS-

SERTACII rIMANA (IV, SNOSKA 1 NA S. 59).

 

 

 

 

 

tEOREMA rIMANA

.1 kAKOWA BY NI BYLA ODNOSWQZNAQ OBLASTX G

RAS[IRENNOJ KOMPLEKSNOJ PLOSKOSTI, GRANICA

@G KOTOROJ SODERVIT

BOLEE ODNOJ

 

TO^KI,

SU]ESTWUET ANALITI^ESKAQ2 FUNKCIQ w = f(z),

WZAIMNO-ODNOZNA^NO I KONFORMNO OTOBRAVA@]AQ OBLASTX G NA EDI-

NI^NYJ KRUG MOVNO PRI \TOM POTREBOWATX, ^TOBY PROIZWOLXNO WZQ- TAQ TO^KA z0 2 G PEREHODILA W CENTR KRUGA ;f(z0) = 0 , A ARGUMENT PROIZWODNOJ FUNKCII W \TOJ TO^KE IMEL L@BOE ZADANNOE ZNA- ^ENIE ;arg f0(z0) = 2 R , I TOGDA FUNKCIQ w = f(z) OKAZYWAETSQ

EDINSTWENNOJ.3

uPRAVNENIQ. 1. dOKAZATX, ^TO NI W KAKOJ OKRESTNOSTI SU]ESTWENNO OSOBOJ TO^KI ANALITI^ESKAQ FUNKCIQ NE QWLQETSQ ODNOLISTNOJ:

2. dOKAZATX, ^TO ANALITI^ESKAQ FUNKCIQ QWLQETSQ ODNOLISTNOJ W OKRESTNOSTI POL@SA TOGDA I TOLXKO TOGDA, KOGDA \TO POL@S 1-GO

PORQDKA.

3. wYWESTI IZ PREDYDU]IH UPRAVNENIJ, ^TO ESLI CELAQ FUNKCIQ

WZAIMNO-ODNOZNA^NO OTOBRAVAET PLOSKOSTX C NA PLOSKOSTX C , TO \TA FUNKCIQ QWLQETSQ LINEJNOJ.

1 eE DOKAZATELXSTWA (TREBU@]IE PRIWLE^ENIQ SPECIALXNYH PONQ- TIJ) IME@TSQ, NAPRIMER, U k.kARATEODORI [7] (WMESTE S ISTORI^ESKIM O^ERKOM \TOJ TEOREMY), a.kARTANA [8] I a.i.mARKU[EWI^A [12].

2

aNALITI^NOSTX FUNKCII W BESKONE^NOSTI (ESLI 12G) PONIMA-

ETSQ KAK USTRANIMOSTX ee OSOBOJ TO^KI z =

1

.

3

w PERWONA^ALXNOJ FORMULIROWKE rIMANA

 

 

[15] (S. 83{84) \NORMIRO-

WO^NYMI USLOWIQMI" BYLI: PROIZWOLXNO WZQTAQ TO^KA z0 2 G PEREHO- DIT W CENTR EDINI^NOGO KRUGA, A PROIZWOLXNO WZQTAQ TO^KA GRANICY OBLASTI G | W L@BU@ ZADANNU@ TO^KU GRANICY \TOGO KRUGA.

309

XIX. ~TO TAKOE PREOBRAZOWANIE lAPLASA I KAKOWY EGO SWOJSTWA

nESOBSTWENNYE INTEGRALY

+1

 

 

 

 

 

f(t)e;ptdt (S KOMPLEKSNYM

 

 

 

0

 

 

 

 

 

PARAMETROM p) PRINQTO NAZYWATXR

INTEGRALAMI lAPLASA

1.

 

 

kAVDYJ TAKOJ INTEGRAL (ESLI ON SHODITSQ HOTQ BY DLQ NE-

KOTORYH ZNA^ENIJ p

2

C ) ZADAET

PREOBRAZOWANIE lAPLASA

 

 

 

 

 

def +1

 

 

 

 

f(t) !7 F (p) =

0 f(t)e;ptdt,

 

FUNKCII =f(t) DEJSTWITELXNOJR

PEREMENNOJ2, NAZYWAEMOJ

W \TOM SLU^AE ORIGINALOM3, W FUNKCI@ KOMPLEKSNOJ PERE- MENNOJ w = F(p) (oBOZNA^AEMU@ SOOTWETSTWU@]EJ ZAGLAWNOJ BUKWOJ4 FUNKCI@ KOMPLEKSNOJ PEREMENNOJ, KOTORU@ NA-

ZYWA@T IZOBRAVENIEM (PO lAPLASU) DANNOGO ORIGINALA, S ISPOLXZOWANIEM OBOZNA^ENIJ f(t) : F (p) I F (p) f(t).5

k FUNKCIQM-ORIGINALAM = f(t) OBY^NO PRED_QWLQ@T SLEDU@]IJ NABOR TREBOWANIJ, NE QWLQ@]IHSQ STROGO OBQ- ZATELXNYMI DLQ SU]ESTWOWANIQ IZOBRAVENIJ, NO PRIDA@- ]IH PREOBRAZOWANI@ lAPLASA UDOBNYE DLQ OBRA]ENIQ S NIM SWOJSTWA:

1 hOTQ DO lAPLASA (Laplace, 1749{1827) IMI OPERIROWAL |JLER. 2 zNA^ENIQ \TOJ FUNKCII MOGUT BYTX KOMPLEKSNYMI.

3 iLI FUNKCIEJ-ORIGINALOM LAT. originalis | PERWONA^ALXNYJ.

4 kAK W KNIGE dV. kARSONA [24], GDE WPERWYE BYLO DANO SISTEMA- TI^ESKOE OBOSNOWANIE \OPERACIONNOGO IS^ISLENIQ" | PREDLOVENNOGO ANGLIJSKIM FIZIKOM hEWISAJDOM (Heaviside, Oliver, 1850 {1925) SPO-

SOBA OBRA]ENIQ DIFFERENCIALXNYH URAWNENIJ W ALGEBRAI^ESKIE (\The

process of algebraisation, or conversion from di erential to algebraic form" [36], p. iv) ZAMENOJ PROIZWODNOJ PO WREMENI (the time di erentiator) d=dt

ALGEBRAI^ESKIM SIMWOLOM p. pODROBNO O hEWISAJDE I EGO DEQTELXNOS-

TI MOVNO PRO^ITATX W @BILEJNOM IZDANII The Heaviside Centenary Volume. London, 1950 (ESTX W rOSSIJSKOJ GOSUDARSTWENNOJ BIBLIOTEKE).

5 iME@T HOVDENIE I DRUGIE OBOZNA^ENIQ.

310

1 FUNKCIQ-ORIGINAL = f(t) OPREDELENA I QWLQETSQ NEPRERYWNOJ (A WMESTE S NEJ I EE PROIZWODNYE DO SPECIALXNO OGOWARIWAEMOGO PORQDKA) NA WSEJ OSI ; 1<t< +1 ZA WOZ- MOVNYM ISKL@^ENIEM OTDELXNYH TO^EK (IH NA KAVDOM OTREZKE OSI MOVET BYTX LI[X KONE^NOE ^ISLO), W KOTORYH ONA (I EE PROIZWODNYE) IMEET (IME@T) KONE^NYE PREDELY (SLEWA

I SPRAWA)

2

f(t) = 0

PRI t < 0, A f(0) =

 

lim f(t) (T. E. FUNKCIQ-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t!0+0

 

0

ORIGINAL QWLQETSQ NEPRERYWNOJ SPRAWA W TO^KE

3

f(t)=O et

 

(T. E. OTNO[ENIE

 

f(t)

OSTAETSQ OGRANI^EN-

 

 

t

 

 

 

;1;

 

 

1

 

 

 

 

e

 

2

 

NYM)

PRI

 

DLQ NEKOTOROGO ^ISLA

R.

 

<t<+

 

 

pERWOE TREBOWANIE GARANTIRUET (DAVE S ZAPASOM) SU]ESTWOWANIE

DLQ L@BOGO b > 0

INTEGRALA b f(t)e;ptdt DLQ WYPOLNENIQ WTOROGO TRE-

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

BOWANIQ (PRI WYPOLNENII PERWOGOR

) DOSTATO^NO S^ITATX, ^TO

 

 

 

 

 

>

f(t)

 

ESLI

t>0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f(t) = 8 lim f(t)

 

ESLI

t=0 (RIS. 122)

 

 

 

 

 

 

>

 

 

(

 

 

 

 

)

 

 

 

 

 

 

 

t!0+0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

<

0

 

 

ESLI

t<0

 

 

 

TRETXE TREBOWANIE OBESPE^IWAET

 

OPQTX VE S IZBYTKOM

SHODIMOSTX

(PRI^EM ABSOL@TNU@) INTEGRALA

+1

 

 

def

lim

b

f(t)e;ptdt =

f(t)e;ptdt

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

b!+1

0

DLQ ZNA^ENIJ PARAMETRA p S ABSCIRcSOJ (DEJSTWITELXNOJR ^ASTX@),

BOLX[EJ

POKAZATELQ ROSTA ORIGINALA.

 

 

 

 

 

 

rIS. 122