Alle boeken

Professioneel

Apps Over Coach Inloggen Begin met lezen

Wiskunde · Begrippenlijst

Wat is holomorfe functie?

Definitie 16.1 Universitaire wiskunde — Bachelor jaar 3 · Hoofdstuk 16 — Holomorfe functies

f ⁣:Ω→Cf \colon \Omega \to \C heet holomorf op Ω\Omega als voor elke z0∈Ωz_0 \in \Omega

f′(z0)=lim⁡h→0f(z0+h)−f(z0)hf'(z_0) = \lim_{h\to0}\frac{f(z_0 + h) - f(z_0)}{h}

bestaat (h∈C∗h \in \C^*). Sommen, producten, quotiënten (met noemers ≠0\neq 0) en samenstellingen van holomorfe functies zijn holomorf, met de gebruikelijke formules (de bewijzen uit de volumes van bachelorjaar 1 en 2 gaan woordelijk door: ze gebruiken enkel lichaamsbewerkingen en limieten). H(Ω)\mathcal H(\Omega) duidt de verzameling holomorfe functies op Ω\Omega aan.

Voorbeelden

Voorbeeld 16.3

Veeltermen in zz, rationale functies buiten hun polen, en — volgens de stelling over term voor term differentiëren van machtreeksen uit het volume van bachelorjaar 2, waarvan het bewijs over C\C identiek werkt — elke som van een machtreeks ∑an(z−a)n\sum a_n(z - a)^n binnen haar convergentieschijf: holomorf, met afgeleide ∑nan(z−a)n−1\sum na_n(z - a)^{n-1} (dezelfde straal). In het bijzonder is exp⁡z=∑zn/n!\exp z = \sum z^n/n! geheel (holomorf op C\C) met exp⁡′=exp⁡\exp' = \exp. Anderzijds zijn z↦zˉz \mapsto \bar z, ∣z∣\abs z en Re⁡z\operatorname{Re}z nergens holomorf (Cauchy–Riemann faalt overal): holomorfie is starheid die oriëntatie en hoeken behoudt, geen gladheid.

Voorbeeld 16.11 (Singulariteiten dicteren stralen)

Waarom heeft de onschuldige reële functie 11+x2\frac1{1 + x^2} in x=3x = 3 een taylorreeks die enkel convergeert voor ∣x−3∣<10\abs{x - 3} < \sqrt{10}, terwijl er op de reële lijn niets misgaat? Omdat de bovenstaande stelling de convergentiestraal in aa gelijkmaakt aan de afstand van aa tot het dichtstbijzijnde punt waar de holomorfie faalt. Hier is f(z)=11+z2f(z) = \frac1{1 + z^2} precies holomorf op C∖{±i}\C\setminus\{\pm\iu\}, dus convergeert de ontwikkeling in a=3a = 3 op de grootste schijf die ±i\pm\iu mijdt, met straal ∣3−i∣=10\abs{3 - \iu} = \sqrt{10} — en ze kan niet op een grotere convergeren, want de som zou ff dan holomorf uitbreiden tot een omgeving van ±i\pm\iu, waar ∣f∣→∞\abs f \to \infty. De reële theorie ziet de raadselachtige straal 10\sqrt{10}; het complexe vlak ziet twee polen. Dat is de praktische regel: om een convergentiestraal te vinden, lokaliseer de singulariteiten — zo heeft de taylorreeks van tan⁡\tan in 00 straal π2\frac\pi2 (de dichtstbijzijnde nulpunten van cos⁡\cos), en de genererende functie van Bernoulli zez−1\frac z{\eu^z - 1} (Probleem 16.1, Deel VI) straal 2π2\pi (de dichtstbijzijnde nulpunten ≠0\neq 0 van ez−1\eu^z - 1: ±2iπ\pm2\iu\pi).

Lees in het hoofdstuk →