羅朗級數與奇點分類
可去奇點(removable singularity)
有時函數在某點看似壞掉,只是因為它被寫成那樣,而非那裡真的出了問題。經典例子是 (sin z)/z 在 z = 0:你無法真的代入 0(會除以零),可是當 z 趨近 0,值平滑地滑向 1。0 處的那個「洞」是假的——你可以把它補起來。這種奇點稱為可去的。
用羅朗級數的話說,孤立奇點 z_0 是可去的,恰當主要部分為空時:每個負係數 a_n(對 n 小於 0)都是零,於是羅朗級數本來就是普通冪級數 a_0 + a_1 (z - z_0) + ...。那個級數在整個圓盤上定義一個完美解析的函數,並在去心圓盤上與 f 一致;你只要令 f(z_0) = a_0 就把洞補上。經過這一次修補,f 解析、完全沒有奇點。等價地,z_0 可去若且唯若 f 在 z_0 附近保持有界——那有界的行為就是辨識的跡象(這就是黎曼定理)。
可去奇點是三種類型中最溫和的,常以代數的副產物出現:公因子相消,或已知級數恰好整除。認出它後,你就能正當地把函數當作越過該點解析來處理,這在積分時很重要(可去奇點毫無貢獻——它的留數為零),或在你構造像 (e^z - 1)/z 這類補洞後即為整函數的新函數時也很重要。
f(z) = (e^z - 1)/z 在 0 處無定義,但 e^z - 1 = z + z^2/2 + z^3/6 + ...,故 f = 1 + z/2 + z^2/6 + ...——沒有負冪。令 f(0) = 1 即去除奇點,f 變為整函數。
空的主要部分意味著洞可被填補:定義 f(0) = a_0 就完成了。
可去並不表示原公式在 z_0 處有定義——而是表示可以指定一個值使其解析;在你指定之前,f 在那裡仍嚴格無定義。
又称
另见