الرياضيات · المسرد

ما معنى دالة هولومورفية؟

تعريف 16.1 الرياضيات الجامعية — السنة 3 · الفصل 16 — الدوال الهولومورفية

تكون f ⁣:ΩCf \colon \Omega \to \C هولومورفية على Ω\Omega إذا كانت، من أجل كل z0Ωz_0 \in \Omega،

f(z0)=limh0f(z0+h)f(z0)hf'(z_0) = \lim_{h\to0}\frac{f(z_0 + h) - f(z_0)}{h}

موجودةً (حيث hCh \in \C^*). ومجاميع الدوال الهولومورفية وجداءاتها وخارج قسمتها (بمقامات غير معدومة) ومركّباتها هولومورفية، بالصيغ المعتادة (وبراهين السنتين الجامعيتين 1 و2 حرفيًّا: إذ لا تستعمل سوى عمليات الحقل والنهايات). ويرمز H(Ω)\mathcal H(\Omega) إلى مجموعة الدوال الهولومورفية على Ω\Omega.

أمثلة

مثال 16.3

كثيرات الحدود في zz، والدوال الكسرية خارج أقطابها، و — حسب مبرهنة الاشتقاق حدًّا حدًّا لمتسلسلات القوى في السنة الجامعية 2، وبرهانها يشتغل بالكيفية نفسها على C\C — كل مجموع لمتسلسلة قوى an(za)n\sum a_n(z - a)^n داخل قرص تقاربها: هولومورفية، ومشتقتها nan(za)n1\sum na_n(z - a)^{n-1} (بنصف القطر نفسه). وعلى وجه الخصوص تكون expz=zn/n!\exp z = \sum z^n/n! صحيحة (هولومورفية على C\C) مع exp=exp\exp' = \exp. ومن جهة أخرى فإن zzˉz \mapsto \bar z و z\abs z و Rez\operatorname{Re}z ليست هولومورفية في أي مكان (إذ تخفق كوشي–ريمان في كل مكان): فالهولومورفية صرامةٌ تحفظ التوجيه والزوايا، لا نعومة.

مثال 16.11 (الشذوذات تملي أنصاف الأقطار)

لماذا يكون لمتسلسلة تايلور للدالة الحقيقية البريئة 11+x2\frac1{1 + x^2} عند x=3x = 3 تقاربٌ من أجل x3<10\abs{x - 3} < \sqrt{10} فقط، مع أن شيئًا لا يعتلّ على المستقيم الحقيقي؟ لأن المبرهنة أعلاه تجعل نصف قطر التقارب عند aa مساويًا للمسافة من aa إلى أقرب نقطة تخفق عندها الهولومورفية. وهنا تكون f(z)=11+z2f(z) = \frac1{1 + z^2} هولومورفية على C{±i}\C\setminus\{\pm\iu\} بالضبط، ومنه يتقارب النشر عند a=3a = 3 على أكبر قرص يتفادى ±i\pm\iu، ونصف قطره 3i=10\abs{3 - \iu} = \sqrt{10} — ولا يمكن أن يتقارب على قرص أكبر، إذ كان المجموع سيمدّد ff هولومورفيًّا إلى جوار للنقطتين ±i\pm\iu حيث f\abs f \to \infty. فالنظرية الحقيقية ترى نصف القطر الغامض 10\sqrt{10}؛ والمستوي العقدي يرى قطبين. وهذه هي القاعدة العملية: لتجد نصف قطر تقارب، عيّن الشذوذات — فمثلًا لمتسلسلة تايلور للدالة tan\tan عند 00 نصفُ القطر π2\frac\pi2 (أي أقرب جذور cos\cos)، وللدالة المولّدة لأعداد برنولي zez1\frac z{\eu^z - 1} (المسألة 16.1، الجزء السادس) نصفُ القطر 2π2\pi (أي أقرب جذور غير معدومة للمقدار ez1\eu^z - 1: ±2iπ\pm2\iu\pi).

اقرأ في الفصل ←