柯西積分公式及其推論

莫雷拉定理(Morera's theorem)

/ moh-REH-rah /

柯西定理說:若一個函數解析,則它沿每條閉迴路的積分為零。莫雷拉定理是其逆命題,而且威力驚人:若一個連續函數具有「在某區域內沿每條閉迴路的積分都為零」的性質,則它在那裡必為解析。迴路積分為零不只是解析的徵候——它足以保證解析。

以下用平白的步驟說明它為何成立。設 f 在某圓盤上連續,且沿其中每個三角形邊界的積分為零。那麼你可以定義一個函數 F,做法是沿任意路徑把 f 從一個固定基點積分到 z——路徑無關正是迴路積分為零所提供的,故 F 有良好定義。一個簡短的估計表明 F 複可微且 F' = f,所以 F 解析。但解析函數無窮可微,所以 F',也就是 f,也解析。連續性加上三角形積分為零,便一路升級到解析。

莫雷拉定理是證明解析函數的極限與積分仍為解析的主力。若一列解析函數在緊集上一致收斂,迴路積分可過渡到極限並保持為零,故依莫雷拉極限為解析——不必直接檢查導數。同樣的把戲表明由依賴參數的積分所定義的函數是解析的,這就是它緊鄰參數積分解析性結果的原因。

若 f_n 在某圓盤上解析且在緊子集上一致收斂到 f,則對任一三角形 T,沿 T 邊界的 f 積分等於 f_n 積分的極限,而由柯西每個都為零;故 f 的迴路積分為零,莫雷拉便使 f 解析。

莫雷拉把解析函數的極限變回一個解析函數。

連續性是一個真正的前提,並非形式——若無它,一個狂野不連續的函數可能基於平凡的理由使迴路積分為零,卻仍不解析。

又稱
莫累拉定理