整函数
在整个复平面上处处解析的函数
整函数 (integral function /entire function),意思是在整个复平面上处处解析的函数。
定义
整函数总可以在原点展开成泰勒级数,它在全平面收敛,整函数以∞点为唯一的孤立奇点,它在∞点的罗朗展式与它在原点的泰勒展式有一样的形式。当∞点是整函数的可去奇点时,这个整函数只能是常数,这就是著名的刘维尔定理,通常表述为“有界整函数必为常数”。
刘维尔定理
刘维尔(Liouville)定理
若f(z)在全平面C上全纯且有界,则f为常数。
证明
若|f(z)|≤M,当z∈C。固定a∈C,作D(a,R),由柯西不等式得到|f'(a)|≤M/R。令R→∞,得到f'(a)=0。由于a为C中任意一点,故f'(z)=0对任意z∈C都成立,因此f(z)在C上为常数。
简单证明
利用这一定理可以得到代数基本定理的简单证明。当∞点是整函数的n阶极点时,这个整函数是一个n次多项式 ,也就是它的泰勒展式(或罗朗展式)只有有限多项。当∞点是整函数的本性奇点时,这个整函数的泰勒展式一定有无限多项,这类整函数称为超越整函数。由代数基本定理知道n次多项式一定有n个零点(也就是根),它总可以分解为n个一次因式的积,对于超越整函数,它可能有无限多个零点 ,比如sin(πz)就以全体整数为其零点集,也有的超越整函数没有零点,如ez就处处不为零,一般来说,没有零点的超越整函数总可以表成eg(z)的形式,此处g(z)也是一个整函数,而有无限多个零点的超越整函数f(z)也有一个因子分解式 ;形如
其中g(z)是整函数,0是m阶零点,zk是非零零点集, 是 的多项式,这是魏尔斯托拉斯因子分解定理。超越整函数还有一个重要性质:若f(z)是超越整函数,则对任意复数A(包括A=∞),存在点列{zK},使zk→∞(k→∞)而有f(zk)→A。
这一结果有一个更精确的发展:对超越整函数f(z),最多除去一个值(称为例外值)外,对所有其他的复数v值(v≠∞),f(z)-v都有无穷多个零点(毕卡定理)。
整函数的分类
若f(z)为一整函数,则
(1)z=∞为f(z)的可去奇点的充要条件为:f(z)=常数C。
(2)z=∞为f(z)的m阶极点的充要条件为:f(z)是一个m次多项式c0+c1z+…+cmzm(cm≠0)。
(3)z=∞为f(z)的本质奇点的充要条件为:展式有无穷多个cn不等于零。
参考资料
最新修订时间:2024-10-01 11:13
目录
概述
定义
刘维尔定理
简单证明
参考资料