應用複分析
分支切割(branch cut)
像平方根或對數這樣的多值函數無法畫成一張乾淨的曲面——它有相互交疊的層,繞分支點走一圈便會把你在層間倒換。分支切割就是你掛起的那道簾子,以防此事發生:它是平面上一條你宣布路徑不得進入的曲線,於是在剩下的區域裡函數不再多值,安頓為單一、連續的一支。
實踐上,你選一條連接分支點的曲線(對對數,是從原點到無窮的一條射線;對 sqrt((z-1)(z+1)),是從 -1 到 +1 的線段),並禁止任何路徑穿越它。在這開縫平面內,函數如今單值且解析,但要付代價:當你跨過切割時它會不連續地跳變。函數從切割兩側趨於不同的極限值,而那跳變的大小是信息,而非誤差——當切割穿過你的圍道時,你積分的正是它。切割的位置是自由選擇;只有分支點是固定的。
在用圍道方法計算實積分時,分支切割不可或缺。要積分諸如 x^{a} / (1 + x^2) 從 0 到無窮之類,你沿正實軸放一條切割,並繞它走一條鎖孔圍道;函數越過切割的跳變重現出原實積分的一個倍數,再由極點處的留數收尾。同一思想——把切割當作攜帶物理意義的受控不連續——出現在色散關係中,那裡越過切割的跳變編碼著吸收或粒子產生。
對取主支的 Log z,切割沿負實軸。在 z = -1 處它正上方虛部為 +i pi;正下方虛部為 -i pi。跨過去時函數跳變 2 pi i。改把切割移到正實軸,則函數在負實軸上完好無缺——切割是你的選擇,而 z = 0 處的分支點不是。
切割可移動,越過它的跳變是真實的信息,唯有分支點是被迫定下的。
分支切割是關於把不連續放在哪裡的選擇,而非函數本身的性質。兩個人可以把切割放在不同位置而都正確,只要它連接諸分支點即可;要比較答案,須先就約定達成一致。
又稱
另見