複變函數:極限、連續與映射觀點
複變函數的連續性(continuity of a complex function)
複變函數 f 在某點 z_0 連續,是指它在那裡的值恰好就是鄰近的值正在趨向的目標——沒有跳躍、沒有破洞。用符號寫,f 在 z_0 連續,當 f(z) 在 z 趨於 z_0 時的極限存在並等於 f(z_0)。直覺上,若你把輸入 z 輕推一點點,輸出 f(z) 也只動一點點;函數不把平面撕裂。
用 epsilon 寫清楚:f 在 z_0 連續,是指對每個 epsilon > 0 都存在 delta > 0,使得 |z - z_0| < delta 迫使 |f(z) - f(z_0)| < epsilon。函數在一個集合上連續,是指它在該集合的每一點都連續。因為連續性建立在複極限之上,它繼承了「所有方向」的要求:f 必須沿進入 z_0 的每一條路徑都趨近 f(z_0),而不只是沿座標軸。
連續性在函數組合下的表現正如你所願,這使你寫下的大多數函數毫不費力就連續。連續函數的和、差、積都連續;商 f/g 在 g 不為零之處連續;連續函數的合成也連續。z 的多項式處處連續,有理函數除了分母為零之處外處處連續。連續是溫和的基線;複分析那戲劇性的力量出現在更上一層——可微性。
f(z) = z^2 + 1 處處連續(它是多項式)。函數 g(z) = 1/(z - i) 除了 z = i 之外處處連續,在 z = i 處分母為零、輸出爆掉。
多項式處處連續;有理函數則在其分母不為零之處處處連續。
連續性遠弱於複可微性。z-bar 與 |z| 處處連續卻處處不全純。連續只禁止跳躍與破洞;它對可微性所要求的剛性柯西-黎曼結構隻字未提。
又稱
另見