解析函數與柯西-黎曼方程
解析、全純與正則(同義詞)
閱讀複分析時你會遇到三個指稱同一類函數的詞:解析(holomorphic)、解析(analytic)與(在較舊或應用文獻中的)正則(regular)。在本學科裡它們意思相同,但出發的「定義」不同,而它們彼此重合是一個真正的定理,而非約定。
「全純(holomorphic)」是微分式定義:f 在開集上複可微。「解析(analytic)」是級數式定義:在每一點周圍 f 等於一個收斂冪級數 sum a_n (z - z_0)^n。這兩者聽來大相逕庭——一個關乎差商的極限,另一個關乎無窮和——然而一項重大結果(稍後藉柯西積分公式證明)顯示,在開集上兩者「完全」等價。「正則(regular)」是較舊的同義詞,常見於物理與工程,指同樣的複可微性質。
既然意思相同,為何保留多個詞?因為各觀點各有所長。全純觀點使柯西-黎曼方程與保角自然;解析觀點使泰勒係數、零點與解析延拓自然。須留意在「實」分析中,「解析」(等於其泰勒級數)嚴格強於「可微」(實光滑函數未必解析)——這份等價是複數世界獨有的恩賜。
在實數線上,g(x) = e^(-1/x^2)(且 g(0) = 0)無窮可微,但在 0 處「不」解析(其泰勒級數恆為 0)。在複數世界這道鴻溝閉合:在開集上全純即逼出解析,反之亦然。
「全純 = 解析」的等價是一條複分析定理,在實變數中沒有對應。
在此把這三個詞視為可互換,但須記得「全純 = 解析」的等價是被證明的、而非預設的——而這正是實分析中失效之處。
又称
另见