解析函數與柯西-黎曼方程

解析函數(holomorphic function)

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解析函數是指不僅在某一點、而是在某個開集的「每一點」都複可微的函數。這一微小的升級——從「在此可微」到「在開區域上可微」——是複分析中最重要的單一定義,因為這門學科裡所有美好的結果都由它推導而來。

具體地說,f 在開集 U 上解析,是指對 U 中每個 z_0,差商 (f(z) - f(z_0))/(z - z_0) 都有極限 f'(z_0)。等價地,寫 f = u + i v 且偏導數連續,則柯西-黎曼方程 u_x = v_y、u_y = -v_x 在整個 U 上成立。「在某點解析」是「在該點周圍某個開圓盤上解析」的簡稱——絕非僅在該點,因為開性至關重要。

它之所以重要,在於那串免費的後果。解析函數自動無窮可微;在每點的鄰域內等於一個收斂的冪級數;在導數非零處保角;其實部與虛部皆為調和函數;而整體上它剛性得驚人(只要知道它在一小段弧上的值,便決定它在整個連通區域上的值)。沒有任何實可微函數隱藏如此多結構——這份剛性是貫穿全科的主旋律。

z 的多項式(如 3z^2 - z + 5)與 e^z 在整個平面上解析;1/z 在開集 C 去掉原點上解析;|z|^2 在任何開集上都不解析(柯西-黎曼方程僅在單點 0 成立)。

解析性是在一個「開集」上的性質;僅在單一孤立點可微並不算數。

在開集上可微才是重點——「在 z_0 解析」總隱含「在 z_0 的某鄰域上」。僅在單一點可微的函數哪裡都不解析。

又称
全純函數analytic functionregular function