摘要:先给出复变函数的零点及阶数,再根据零点和孤立奇点的关系,给出判断孤立奇点类型的方法.关键词:零点;阶数;孤立奇点中图分类号:O174.5
文献标志码:A
文章编号:1674-9324(2018)39-0203-02
一、引言
在复变函数[1]中,把孤立奇点分成三种类型:可去奇点、极点和本性奇点.教材中给出了两种判别孤立奇点类型的方法,一种是在奇点的去心邻域内将函数展开成罗伦阶数,根据负幂项的有无及多少来判断,但是要将有些函数展开成罗伦阶数比较困难;另外一种是对函数求极限,根据极限值来判断,此种方法可以求出孤立奇点是函数的哪一类奇点,但若是函数的极点,却不能判断出极点的阶数.
一些文章[2-6]也给出了求孤立奇点类型的方法.本文先求出函数分母的零点,再根据零点和孤立奇点的关系,最后给出判断复变函数孤立奇点类型的方法.
二、函数的零点(一)没有因子表达式的零点1.定义:若不恒等于零的函数(fz)可表示成(fz)=(z-z0)渍(z),其中函数渍(z)在z0解析,且渍(z0)≠0(m≥1)且为正整数,那么z0称为函数(fz)的m阶零点.
例1:求函数z-z-z+1的零点及阶数.
因为z-z-z+1=(z-1)(z+1),所以z=1是2阶零点;z=-1是1阶零点.
例2:证明z=0是函数z-sinz的3阶零点.证明:将sinz在0点展开成泰勒级数,然后得
3131517z-sinz=z-z-z+z-z+……=z
5!7!3!
11214-z+z+……
7!3!5!
11214-z+z+……在0解析,且在0点的值而
3!5!7!
不等于0,
∴0是函数z-sinz的3阶零点.
32232m若函数(fz)不易表示成(z-z0)渍(z)的形式,则可用定理1[1]判定.2.定理1:若函数(fz)在z0解析,则z0是函数(fz)的m(m≥1)阶零点的充要条件:f(z0)=0,n=0,1,2,…,m-1,f(z0)≠0.
(二)函数(fz)=P(z)·Q(z)的零点推论:若函数(fz)=P(z)·Q(z),且z0是函数P(z)的m(m≥1)阶零点,也是函数Q(z)的n(n≥0)阶零点,则z0是函数(fz)=P(z)·Q(z)的m+n阶零点.根据定义、定理及推论,并结合泰勒展式,得到函数(fz)的零点及其阶数.
g(z)
三、函数(fz)=的奇点
h(z)
函数的零点与极点有下面的关系:定理2[1]:如果z0是函数(fz)的m阶极点,那么z0就是1
的m阶零点.反之亦然.(fz)
根据定理2,可得到如下推论:
g(z)
推论2:若函数f(z)=,点z0是函数h(z)的
h(z)
m(m≥1)阶零点,也是函数g(z)的n(n≥0)阶零点,
则:(1)当n≥m时,点z0为函数(fz)的可去奇点;函数
(2)当n<m时,点z0为函数(fz)的m-n阶极点.证:∵点z0是函数h(z)的m(m≥1)阶零点,∴h(z)=(z-z0)渍(z),其中函数渍(z)在z0点解析,且渍(z0)≠0;
又∵点z0是函数g(z)的n(n≥0)阶零点,
∴g(z)=(z-z0)准(z),其中函数准(z)在z0点解析,
nm(m)(n)m蓸蔀蓸蔀蓸蔀收稿日期:2018-01-15
基金项目:西安理工大学教育教学改革研究项目(109-251041607)作者简介:苗保山,男,讲师,硕士,研究方向:计算数学。
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2018年9月第39期教育教学论坛EDUCATIONTEACHINGFORUMSept.2018NO.39且准(z0)≠0.
n-m准g(z)(z)准(z)=(z-z0),其中函数在z0h(z)渍(z)渍(z)准(z)点解析,且≠0,
渍(z)∴(1)当n≥m时,函数(fz)在点z0的去心邻域的洛
∴(fz)=
相同的结论.
(4)分母中,z=i(1+2k),k=0,±1,±2,……是因式1+e的1阶零点,且当k=0,-1时对应的±i也是因式1+z的1阶零点,所以±i是分母(1+e)(1+z)的2阶零点;z=i(1+2k),k=0,±1,±2,……是分子的0阶零点.
1
所以±i是函数的2阶极点,而z=iπz2(1+e)(1+z)
1
(1+2k),k=1,±2,……是函数的1阶极πz2(1+e)(1+z)
点.
(5)因为z=0,±1,±2,……是分母(sin(πz))的3阶零点;又因为z=0是分子z(z-1)的1阶零点,z=1是分子z(z-1)的2阶零点.所以z=0是函数的23(sin(πz))阶极点,z=1是的2阶极点,z=-1,±2,……3(sin(πz))是函数的3阶极点.3(sin(πz))
本文所给方法与文章[2-6]所给方法略有不同,该方法是先得到函数分母的零点及其阶数,再判断该零点是函数分子的几阶零点,从而得到函数孤立奇点的类型,有助于计算复变函数沿封闭曲线的积分.
参考文献:
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2232πz2πz朗展开式中没有(z-z0)的负幂项,故点z0为函数(fz)的可去奇点.
(2)当n<m时,(fz)=
-(m-n)准g(z)(z)=(z-z0),点z0h(z)渍(z)为函数(fz)的m-n阶极点.
例3:求下列函数的孤立奇点及其类型,如果是极点,并求出极点的阶数.
sinzsinzsinz1
(1);(2);(3)3;(4);πz2zzz(1+e)(1+z)(5).3(sin(πz))解:(1)0是分母z的1阶零点,是分子sinz的1阶零
sinz
点,所以0是函数的可去奇点.
z
sinz1214由=1-z+z-……,0<z-0<+∞也可
z3!5!
得出此结论.
(2)0是分母z的1阶零点,是分子sinz的3阶零点,所以0是函数
333z(z-1)
2z(z-1)
2z(z-1)
2(z-1)z
2sinz
的可去奇点.z
3sinz218114由=z-z+z-……,0<z-0<+∞可
z3!5!sinz
看出洛朗展开式中没有负幂项,所以0是函数的
z
可去奇点.
(3)0是分母z的3阶零点,是分子sinz的1阶零点,
sinz
所以0是函数3的2阶极点.
z
sinz-2112由3=z-+z-……,0<|z-0|<+∞可得出
3!5!z
33TheMethodtoDetermineIsolatedSingularPointfortheComplexFunction
MIAOBao-shan1,ZHANGWen-ying2,XIENi1,TONGXiao-hong1(1.SchoolofScience,Xi'anUniversityofTechnology,Xi'an,Shaanxi710048,China)(2.AcademicAffairsOffice,Xi'anUniversityofTechnology,Xi'an,Shaanxi710048,China)
Abstract:Firstly,thezeropointandorderofcomplexfunctionbepresented,andthenthemethodbegiventodeterminethetypesoftheisolatedsingularpointaccordingtotherelationshipofthezeropointandisolatedsingularpoint.
Keywords:zeropoint;order;isolatedsingularpoint
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