《数学物理方法》课程.ppt

,数学物理方法,第四章 解析函数的幂级数表示第二节 幂级数与解析函数第三节 罗朗级数第四节 单值函数的孤立奇点,第四章 解析函数的幂级数表示第二节 幂级数与解析函数 二、解析函数的幂级数表示泰勒定理：设 在区域D内解析，只要圆 含于D内，则 在K内 能展成幂级数 其中系数 并且展式是唯一的。,讨论：(1)泰勒展式是唯一的，因此可用任何方法来求一个解析函数的泰勒展式，不一定要用系数公式来求系数，即可用简接法展开。(2)由于幂级数的和是解析函数，而解析函数又可以展为唯一的泰勒级数，所以解析函数与幂级数有着不可分割的联系。这样，解析函数的充分必要条件可表为：在D D 内解析 在D内任一点的某邻域内可展成幂级数(泰勒级数)。（3）几个初等函数的泰勒级数,第三节 罗朗级数一、双边幂级数的收敛圆环,对于第一个级数，它是幂级数，故它在收敛圆()内表示一个解析函 数，对第二个级数，作代换 得 设它的收敛区域为()，即上级数在 内表示一个解析函数。即：这样:,故知级数(2)在()内 表示一个解析函数.这样级数(1),(2)有公共的 收敛区域：园环 这时，我们称级数(1)与级数(2)之和为一双边幂级数.表示为：其收敛区域为圆环：定理：双边幂级数 在收敛圆环 上绝对收敛并且内闭一致收敛，它的和函数在其上是解析函数.,二、解析函数的罗朗展式 定理(罗朗定理)：在圆环H:内的解析函数 必可展成级数:系数 称为罗朗系数，展式称为罗朗级数.为圆周，并且展式是唯一的.,讨论：1)由于在圆所围区域可能有奇点，因此，不能用哥西公式把系数记为：2)由于展式的唯一性，可用任何方法来求一个在圆环内解析的函数的罗朗展式，而不一定用系数公式来求.3)如 在D 上有奇点，可作一个圆包 围所有的奇点，那么在该圆的外部区域，为解折函数，可展为罗朗级数.4)同一函数在不同的圆环内，其罗朗展式也不同.,三、罗朗展式举例 1、孤立奇点：若函数 在 不解析(不解析包括不可微或无定义)，而在 的某无心邻域(即除去圆心的某个圆)内解析，则称 是 的一个(单值性)孤立奇点。如果在 的无论多么小的邻域内，总有除以 外的奇点，则 是 的 非孤立奇点。例如：函数 它有孤立奇点 又如，函数，z=0是它的,非孤立奇点.因为 的奇点是，即：,显然可以任意 接近 z=0点.这就是说 z=0 的无论多么小的邻域内，函数总有异于z=0 的奇点.如果 a 为 的单值性孤立奇点，则必存在R，使 在 内可展成罗朗级数.例1：函数 有孤立奇点 在 内有：,在 内,例2：有孤立奇点 z=0，并且在 内有 罗朗展式.例3、将 在 及，内分别展开成罗朗级数.,解：(i).(ii).,(iii).,第四节 单值函数的孤立奇点 一、孤立奇点的三种类型 如果 a 为 的孤立奇点，则在a的某无心邻域内可以展成罗朗级数 称 为 在a点的正则部分,而称 为 在a点的主要部分.孤立奇点分为三种：,(i).可去奇点：如果 在a 点没有主要部分，则称a 为 的可去奇点.(ii).m阶极点：如果 在a点的主要部分有有限多项，设为:则称a为 的m阶级点.(iii).本性奇点：如果 在a点的主要部分有无限多项，则称a为 的本性奇点.二、可去奇点 是 可去奇点的充要条件为下列条件之一：,(i).在a 点没有主要部分(ii).存在并且有限(iii).在a的充分小邻域内有界 三、极点 为 的m 阶极点的充要条件是下列条件之一：(i).在a点的主要部分为(ii).在a 的某无心邻域内能表示成,其中 在a的邻域内解析，且.(iii).若a为 的m阶零点，则a为 的m阶极点.推论：的孤立奇点a为极点的充分必要条 件是 四、本性奇点 充要条件：不存在 a为 的本性奇点。,不存在的意思是：当 时，既不趋于，也不趋于一定的值.例如:,