解析函數與柯西-黎曼方程

解析即與 z-bar 無關

這是本學科最令人難忘的一句口號:函數恰在它不依賴 z-bar 時才解析。若你能僅用 z(與常數)寫出你的函數——絕不使用 z-bar、不使用 |z|、不使用 Re z 或 Im z(除非透過 z 本身)——則它解析。一旦真正的 z-bar 偷偷溜入,解析性就喪失。

用 Wirtinger 導數講精確,就是 df/dz-bar = 0。因 x = (z + z-bar)/2、y = (z - z-bar)/(2i),任何 (x, y) 的函數都可改寫為 z 與 z-bar 的函數;口號是說,解析函數恰是那些 z-bar 變數實際上不出現者。故 z^2、e^z、1/(z - 3) 解析,而 z-bar、|z|^2 = z 乘 z-bar、Re z = (z + z-bar)/2、z 乘 z-bar^2 則否——每個都明顯含有 z-bar。

這是一個真正有用的初步檢驗,也深刻說明「為何複可微如此受限」:平面上一般的光滑映射可自由混用 z 與 z-bar(它有兩個自由度,df/dz 與 df/dz-bar),但解析性藉強制 df/dz-bar = 0 丟掉其中一半。那唯一被丟棄的方向正是一切剛性的源頭——保角、調和、恆等定理,無一例外。只須記得這是簡寫:z 與 z-bar 並非字面上獨立,故「沒有 z-bar 出現」真正的意思是算子方程 df/dz-bar = 0。

肉眼速檢:f(z) = z^3 + 2z 解析(無 z-bar)。g(z) = z + z-bar = 2 Re z = 2x 則「不」解析(z-bar 在場,且 g 確實把一切映到實軸,故其導數不可能與方向無關)。

改寫為 z 與 z-bar;若 z-bar 確實出現,則函數不解析。

這是口號,而非字面的獨立性:z 與 z-bar 彼此決定。嚴格的內容是 df/dz-bar = 0,亦即柯西-黎曼方程。

又稱
holomorphic = no z-bar與共軛無關