应用复分析

分支切割(branch cut)

像平方根或对数这样的多值函数无法画成一张干净的曲面——它有相互交叠的层,绕分支点走一圈便会把你在层间倒换。分支切割就是你挂起的那道帘子,以防此事发生:它是平面上一条你宣布路径不得进入的曲线,于是在剩下的区域里函数不再多值,安顿为单一、连续的一支。

实践上,你选一条连接分支点的曲线(对对数,是从原点到无穷的一条射线;对 sqrt((z-1)(z+1)),是从 -1 到 +1 的线段),并禁止任何路径穿越它。在这开缝平面内,函数如今单值且解析,但要付代价:当你跨过切割时它会不连续地跳变。函数从切割两侧趋于不同的极限值,而那跳变的大小是信息,而非误差——当切割穿过你的围道时,你积分的正是它。切割的位置是自由选择;只有分支点是固定的。

在用围道方法计算实积分时,分支切割不可或缺。要积分诸如 x^{a} / (1 + x^2) 从 0 到无穷之类,你沿正实轴放一条切割,并绕它走一条锁孔围道;函数越过切割的跳变重现出原实积分的一个倍数,再由极点处的留数收尾。同一思想——把切割当作携带物理意义的受控不连续——出现在色散关系中,那里越过切割的跳变编码着吸收或粒子产生。

对取主支的 Log z,切割沿负实轴。在 z = -1 处它正上方虚部为 +i pi;正下方虚部为 -i pi。跨过去时函数跳变 2 pi i。改把切割移到正实轴,则函数在负实轴上完好无缺——切割是你的选择,而 z = 0 处的分支点不是。

切割可移动,越过它的跳变是真实的信息,唯有分支点是被迫定下的。

分支切割是关于把不连续放在哪里的选择,而非函数本身的性质。两个人可以把切割放在不同位置而都正确,只要它连接诸分支点即可;要比较答案,须先就约定达成一致。

又称
cut line枝割线枝割線