- •Глава XIV Теория аналитических функций.
- •§79. Функции и функциональные ряды. Элементарные функции.
- •§80. Производная и интеграл.
- •§80. Производная и интеграл (продолжение).
- •§81. Интеграл Коши и его следствия.
- •§ Ряд Лорана и изолированные особые точки однозначных аналитических функций.
- •§83. Вычеты и их приложения.
- •Конформные отображения
§81. Интеграл Коши и его следствия.
Пусть – аналитическая функция в области D и L – кусочно-гладкий контур , который вместе со своей внутренностью D* целиком принадлежит D. Тогда для любой точки справедливы равенства:
Пусть – аналитическая функция в области D и точка . Тогда в круге , где R – расстояние от точки z0 до границы области D, можно представить в виде суммы степенного ряда:
, где
Если функция в круге представляется в виде суммы степенного ряда , то этот ряд единственный и является рядом Тейлора этой функции, т.е. .
Если – аналитическая функция в области D, то в одной точке модуль не может иметь максимума, т.е. не существует такой, что для всех .(принцип максимума модуля)
Функция , имеющая непрерывные частные производные второго порядка в области D и удовлетворяющая в этой области уравнению Лапласа:
,
называется гармонической в D. Две гармонические в области D функции и называются сопряженными, если
для всех точек .
Для наперед заданной гармонической функции в односвязной области D всегда можно построить аналитическую функцию в этой области, действительная часть которой равна . Множество всех таких аналитических функций содержится в формуле :
,
где С – действительная постоянная, , , .
§ Ряд Лорана и изолированные особые точки однозначных аналитических функций.
Функция , аналитическая в кольце разлагается в этом кольце в ряд Лорана:
,
причем этот ряд единственный и его коэффициенты an определяются по формуле:
,
где Гр – окружность .
Если – однозначная аналитическая функция в области , то в этой области она представляется в виде суммы ряда Лорана:
.
Пусть – аналитическая в области . В этой области ее можно представить в виде суммы ряда Лорана:
.
При этом изолированная особая точка z0 функции называется:
а) устранимой, если в разложении коэффициенты an=0, n = -1; -2;…
б) полюсом порядка , если в этом разложении коэффициенты для n=-(m+1);-(m+2);…, причем полюс называется простым, если m=1 и кратным, если m>1.
в) существенно особой точкой если среди коэффициентов an (n = -1; -2;…) содержится бесконечное множество коэффициентов, отличных от нуля.
Если – однозначная аналитическая функция в области , то в этой области она представляется в виде суммы ряда Лорана:
.
Бесконечно удаленная точка при этом называется бесконечно удаленной изолированной особой точкой функции . Эта точка называется:
а) устранимой особой точкой, если в разложении коэффициенты an=0 для n =1;2;…
б) полюсом порядка , если , причем полюс называется простым, если m=1 и кратным, если m>1.
в) существенно особой точкой, если среди коэффициентов an (n =1; 2;…) содержится бесконечное множество коэффициентов, отличных от нуля.
Для того чтобы изолированная особая точка z0, конечная или бесконечно удаленная, аналитической функции была устранимой (полюсом), необходимо и достаточно, чтобы существовал конечный (бесконечный) предел рассматриваемой функции в этой точке.
Если в достаточно малой окрестности изолированной особой точки z0 конечной или бесконечно удаленной, однозначная аналитическая функция ограничена, то z0 – устранимая особая точка функции .
Если z0 – существенно особая точка, конечная или бесконечно удаленная, однозначной аналитической функции , то для любого комплексного числа А, конечного или бесконечно удаленного, существует последовательность точек zn , , такая что .
В задачах 2830-2851 найти изолированные особые точки аналитической функции и выяснить их характер.
№2830.
Решение
Очевидно, особые точки содержатся среди, тех при которых знаменатель обращается в нуль и в ∞.
Отсюда, .
Т.к. ,
то - простые полюса,
а ∞ - устранимая особая точка.
№2831
Решение
Очевидно, - простые полюсы.
Т.к. ,
то ∞ - устранимая особая точка.
Функция называется аналитической в точке z0, если она дифференцируема в каждой точке некоторой окрестности точки z0.
№2832
Решение
- устранимая особая точка.
Т.к. , причем
,
то – простые полюсы.
№2833.
Решение.
– простой полюс.
– полюс второй кратности.
№2834.
Решение.
– устранимая особая точка.
полюс третьей кратности.
№2835.
Решение.
– устранимая особая точка.
– простой полюс, – полюсы второй кратности.
№2836.
Решение
– устранимая особая точка.
– не существует, т.к. не существует ∞ - существенно особая точка.
№2837.
Решение.
– устранимая особая точка.
– не существует, т.к. не существует пределов при и при .
Поэтому, ∞ - существенно особая точка.
№2838.
Решение
Нет конечных особых точек.
– не существует, следовательно ∞ - существенно особая точка.
№2839.
Решение
– устранимая особая точка.
не существует, следовательно ∞ - существенно особая точка.
№2840.
Решение
– полюс третьей кратности
не существует, следовательно ∞ - существенно особая точка.
№2842.
Решение
Нет конечных особых точек.
не существует, следовательно ∞ - существенно особая точка.
№2843.
Решение
∞ – полюс третьей кратности.
не существует, следовательно z=0 - существенно особая точка (см. №2838, 2837, 2842).
№2844.
Решение
– простые полюсы.
не существует, следовательно ∞ - существенно особая точка.
№2845.
Решение
z=1
Нет предела в точке z=1, следовательно z=1 - существенно особая точка.
∞ - устранимая особая точка.
№2846.
Решение
z=1
не существует, следовательно z=1 – существенно особая точка.
- устранимая особая точка.
№2847.
Решение
z=2
не существует, следовательно z=2 – существенно особая точка.
∞ - устранимая особая точка.
№2848.
Решение
Т.к. эти точки нельзя заключать в круг радиуса R, то ∞ не является изолированной особенностью.
№2849.
Решение
- простые полюсы.
- устранимая особая точка.
№2850.
Решение
- устранимая особая точка.
- простые полюсы.
№2851.
Решение
- полюс второй кратности.
- простые полюсы.
Точка z0 называется нулём кратности m аналитической функции , если в окрестности этой точки представляется в виде степенного ряда
,
где , причем нуль называется простым, если m=1, и кратным, если m>1.