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गणित · शब्दावली

समविश्लेषिक फलन क्या है?

परिभाषा 16.1 विश्वविद्यालय गणित — स्नातक वर्ष 3 · अध्याय 16 — समविश्लेषिक फलन

f ⁣:ΩCf \colon \Omega \to \C Ω\Omega पर समविश्लेषिक कहलाता है यदि प्रत्येक z0Ωz_0 \in \Omega के लिए

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

विद्यमान हो (hCh \in \C^*)। समविश्लेषिक फलनों के योग, गुणनफल, भागफल (हर शून्येतर) और संयोजन समविश्लेषिक होते हैं, और वही सामान्य सूत्र लागू होते हैं (पहले और दूसरे वर्ष की उपपत्तियाँ शब्दशः वैसी ही हैं: वे केवल क्षेत्र संक्रियाओं और सीमाओं का उपयोग करती हैं)। H(Ω)\mathcal H(\Omega) Ω\Omega पर समविश्लेषिक फलनों का समुच्चय निरूपित करता है।

उदाहरण

उदाहरण 16.3

zz में बहुपद, अपने ध्रुवों के बाहर परिमेय फलन, और — दूसरे वर्ष की घात श्रेणियों के पदशः अवकलन प्रमेय से, जिसकी उपपत्ति C\C पर भी वैसी ही काम करती है — अपने अभिसरण चक्र के भीतर प्रत्येक घात श्रेणी an(za)n\sum a_n(z - a)^n का योग: ये सब समविश्लेषिक हैं, जिनका अवकलज nan(za)n1\sum na_n(z - a)^{n-1} है (वही त्रिज्या)। विशेष रूप से expz=zn/n!\exp z = \sum z^n/n! समग्र है (C\C पर समविश्लेषिक) और exp=exp\exp' = \exp। दूसरी ओर zzˉz \mapsto \bar z, z\abs z, Rez\operatorname{Re}z कहीं भी समविश्लेषिक नहीं हैं (कोशी–रीमान सर्वत्र विफल): समविश्लेषिकता अभिविन्यास-और-कोण सुरक्षित रखने वाली कठोरता है, चिकनाई नहीं।

उदाहरण 16.11 (एकलताएँ त्रिज्याएँ तय करती हैं)

निर्दोष-सा वास्तविक फलन 11+x2\frac1{1 + x^2} की x=3x = 3 पर टेलर श्रेणी केवल x3<10\abs{x - 3} < \sqrt{10} के लिए क्यों अभिसरित होती है, जबकि वास्तविक रेखा पर कहीं कुछ गलत नहीं होता? क्योंकि ऊपर की प्रमेय aa पर अभिसरण त्रिज्या को aa से उस निकटतम बिंदु की दूरी के बराबर कर देती है जहाँ समविश्लेषिकता विफल होती है। यहाँ f(z)=11+z2f(z) = \frac1{1 + z^2} ठीक C{±i}\C\setminus\{\pm\iu\} पर समविश्लेषिक है, अतः a=3a = 3 पर प्रसार ±i\pm\iu से बचने वाले सबसे बड़े चक्र पर अभिसरित होता है, जिसकी त्रिज्या 3i=10\abs{3 - \iu} = \sqrt{10} है — और उससे बड़े पर अभिसरित नहीं हो सकता, क्योंकि तब योग ff को ±i\pm\iu के किसी प्रतिवेश तक समविश्लेषिक रूप से बढ़ा देता, जहाँ f\abs f \to \infty। वास्तविक सिद्धांत रहस्यमय त्रिज्या 10\sqrt{10} देखता है; सम्मिश्र समतल दो ध्रुव देखता है। व्यावहारिक नियम यही है: अभिसरण त्रिज्या ढूँढ़ने के लिए एकलताएँ ढूँढ़िए — उदाहरणार्थ 00 पर tan\tan की टेलर श्रेणी की त्रिज्या π2\frac\pi2 है (cos\cos के निकटतम शून्य), और बर्नूली जनक फलन zez1\frac z{\eu^z - 1} (समस्या 16.1, भाग VI) की त्रिज्या 2π2\pi है (ez1\eu^z - 1 के निकटतम शून्येतर शून्य: ±2iπ\pm2\iu\pi)।

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