解析函數與柯西-黎曼方程

差商(difference quotient)

在取導數之前,你需要一個誠實的「小步長上的平均變化率」——這個平均值就是差商。對複變函數而言,它是單一的表達式 (f(z) - f(z_0)) / (z - z_0):輸出的變化除以輸入的變化,兩者都以複數量度。

務必把它讀作一次複數除法,而非兩個獨立的實分數。分子 f(z) - f(z_0) 是一個複位移(有長度也有方向),分母 z - z_0 是另一個複位移,相除即是把前者依後者旋轉並縮放。當 z 滑向 z_0 時步長縮小;若此差商無論趨近方向為何都穩定到一個確定的複數,該數便是複導數 f'(z_0)。

差商正是複分析剛性首次顯威之處。沿實軸時步長 z - z_0 為實數;沿虛軸時它為純虛數,故除以它隱含因子 1/i = -i。堅持兩條路徑給出「同一」極限,恰恰逼出柯西-黎曼方程——所以這個樸素的分數已蘊含整個理論的種子。

取 f(z) = z-bar(共軛):沿實軸趨近差商為 1;沿虛軸趨近則為 -1。兩者不一致,故差商無極限,f'(z) 處處不存在。

共軛是一個外表光滑、但差商竟隨方向而異的乾淨例子。

它是一個複分數,而非兩個實分數拼湊——那次除法同時承載縮放與旋轉,而極限必須兼顧兩者。

又稱
差分商Newton quotient