複變函數:極限、連續與映射觀點

函數的定義域與值域(domain and range)

每個函數都附帶兩個集合,它們和公式一樣是函數不可分割的一部分。定義域是函數允許接受的輸入所成的集合;值域(或稱像)是當 z 跑遍整個定義域時實際產生的輸出所成的集合。問「f 是什麼?」卻不講它的定義域,就像報價卻不說幣別一樣——不完整。

對複變函數 w = f(z) 而言,定義域是 z 平面上的一個點集,值域是 w 平面上的一個點集。要求值域,就想像 z 走訪定義域的每一點,把得到的所有 w 蒐集起來。例如 f(z) = 1/z 的定義域是「除了 0 以外的所有 z」(不能除以零),而它的值域結果也是「除了 0 以外的所有 w」。再如定義域為整個平面的 f(z) = z^2,值域是整個平面,因為每個複數都有平方根。

有兩點值得謹記。第一,值域可能遠小於整個 w 平面——常數函數 f(z) = 3 的值域只是單一點 3。第二,在複分析裡「domain(域)」一詞還有第二個專門意義:一個開連通集(你可以在裡面四處移動而不離開的區域)。上下文會告訴你指的是哪一個;這裡我們指的是允許輸入的集合,但兩個概念常常重合,因為我們通常在開連通集上研究函數。

f(z) = sqrt(|z|) 對每個 z 都成立,所以它的定義域是整個平面;但輸出是非負實數,所以它的值域只是非負實軸——w 平面上的一條細縫。

值域回答的是「哪些輸出真的會出現?」,常常比整個目標平面小得多。

別把值域(真的會出現的輸出)和對應域(輸出被允許住的那個平面)搞混。說「f 映入平面」是指對應域;值域可能只填滿其中一部分。

又称
domain of definitionimage set定義域值域