홀로모르픽 함수
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수학에서 홀로모르픽 함수는 복잡한 좌표 공간 C의n 도메인에서 각 점의 인접 지역에서 복잡하게 구별되는 하나 이상의 복잡한 변수의 복합 값 함수다. 이웃에 복잡한 파생상품의 존재는 매우 강한 조건이다. 그것은 홀로모르프 함수가 무한히 다르고 자신의 테일러 시리즈(분석적)와 국소적으로 동일하다는 것을 암시한다. 복합 분석에서 홀로모르픽 함수는 연구의 중심 대상이다.
분석함수라는 용어는 종종 "홀로모르픽 함수"와 상호 교환하여 사용되지만, "분석적"이라는 용어는 더 넓은 의미로 정의되어 그 영역의 각 지점의 인접 지역에서 수렴적 파워 시리즈로 쓸 수 있는 어떤 기능(실제, 복합 또는 더 일반적인 유형의 기능)을 나타낸다. 모든 홀로모르픽 함수는 복잡한 분석 기능이며, 그 반대의 경우도 복합 분석에서 주요한 정리라는 것이다.[1]
홀로모르프 함수는 규칙함수라고도 한다.[2][3] 전체 복합 평면이라는 영역이 있는 홀모형 함수를 전체 함수라고 한다. "점0 z에서의 고형체"라는 문구는 단지 z에서0 다를 뿐 아니라, 복잡한 평면에서 z의0 일부 인접 지역 내의 모든 곳에서 차별화됨을 의미한다.
정의
단일 복합 변수의 복합 값 함수 f가 주어진 경우, 해당 영역의 점 z에서0 f의 파생상품은 한계에[4] 의해 정의된다.
이는 모든 수량이 복잡하다는 점을 제외하면 실제 기능에 대한 파생상품의 정의와 같다. 특히, 복합수 z가 z에0 접근함에 따라 한계는 취해지고, 복합 평면에서0 z에 접근하는 어떤 복합값의 순서에 대해서도 동일한 값을 가져야 한다. 한계가 존재한다면, 우리는 f가 포인트 z에서0 복잡하게 구별될 수 있다고 말한다. 이 복잡한 차별성의 개념은 실제 차별성과 몇 가지 속성을 공유한다: 그것은 선형이고 제품 규칙, 지수 규칙, 그리고 체인 규칙을 따른다.[5]
만약 f가 오픈 세트 U의 모든 점에서0 복잡하게 구별될 수 있다면, 우리는 f가 U에서는 홀로모르픽이라고 말한다. 우리는 f가 어떤0 이웃에서 복잡하게 구별될 수 있다면, 우리는 point0 z에서는 홀로모르픽이라고 말한다.[6] 우리는 A의 이웃에서 F가 홀로모픽이라면 어떤 비개방형 집합 A에서는 홀로모픽이라고 말한다. 병리학적 비예로서 f(z) = z가 부여한 함수는 정확히 한 지점(z0 = 0)에서 복잡하게 구별이 가능하며, 이러한 이유로 f가 복잡하게 구별되는 0 주위에 오픈 세트가 없기 때문에 0에서 홀로모르픽이 아니다.
실제의 차별성과 복잡한 차별성 사이의 관계는 다음과 같다. 복합함수 f(x + iy) = u(x, y) + iv(x, y)가 홀모픽인 경우, u와 v는 x와 y에 대한 부분파생상품을 먼저 가지고 있으며, Cauchy-Remann 방정식을 만족한다.[7]
또는 동등하게 z̅에 대한 f의 Wucinger 파생상품, z의 복잡한 결합상품은 0이다.[8]
즉, 대략 f는 z의 복잡한 결합체로부터 기능적으로 독립적이다.
연속성이 주어지지 않는다면, 그 역이 반드시 진실인 것은 아니다. 간단한 역학은 u와 v가 연속적인 첫 번째 부분파생상품을 가지고 있고 Cauchy-Remann 방정식을 만족한다면 f는 홀모픽이라는 것이다. 증명하기가 훨씬 더 어려운 만족스러운 역학은 루만-멘초프 정리인데, 만약 f가 연속적인 것이라면 u와 v는 첫 번째 부분파생상품을 가지고 있고(그러나 반드시 연속적인 것은 아님), Cauchy-Remann 방정식을 만족시킨 다음 f는 홀로모르핀이다.[9]
용어.
The term holomorphic was introduced in 1875 by Charles Briot and Jean-Claude Bouquet, two of Augustin-Louis Cauchy's students, and derives from the Greek ὅλος (hólos) meaning "whole", and μορφή (morphḗ) meaning "form" or "appearance" or "type", in contrast to the term meromorphic derived from μέρος (méros) meaning "part". 홀로모르픽 함수는 복잡한 평면의 영역에서 전체 함수("hole")를 닮고, 용적함수(특정 분리 극을 제외하고 홀로모르픽을 의미하는 것으로 정의됨)는 복잡한 평면의 영역에서 전체 함수의 합리적인 부분("part")을 닮는다.[10] 코치는 대신 syectic이라는 용어를 사용했었다.[11]
오늘날, "고형함수"라는 용어는 때때로 "분석함수"보다 선호된다. 복잡한 분석의 중요한 결과는 모든 홀로모르픽 함수가 복잡한 분석이라는 것이다. 이는 정의에서 분명히 따르지 않는 사실이다. 그러나 "분석적"이라는 용어는 널리 사용되고 있다.
특성.
복잡한 분화는 선형이고 제품, 지수, 체인 룰에 순응하기 때문에, 홀로모픽 함수의 합, 제품, 구성 등은 홀모픽이며, 분모가 0이 아닌 곳이면 어디든 두 개의 홀모픽 함수의 몫은 홀모픽이다.[12] 즉, 함수 f와 g가 도메인 U에서 홀로모르픽이라면 f + g, f - g, fg, f fg도 마찬가지다. 더욱이, f/g는 g가 U에 0이 없으면 홀로모르픽이고, 그렇지 않으면 meromorphic이다.
실제 평면 R으로2 C를 식별하는 경우, 홀모픽 함수는 두 개의 부분 미분 방정식 집합인 Cauchy-Remann 방정식을 해결하는 연속적인 첫 번째 파생 모델이 있는 두 개의 실제 변수의 함수와 일치한다.[7]
모든 홀모픽 함수는 실제와 가상의 부분 f(x + iy) = u(x, y) + iv(x, y)로 분리될 수 있으며, 이들 각각은 u의 고조파 결합과 함께 R2(각각 라플레이스의 방정식 ∇2u = ∇2v = 0을 만족)에 대한 고조파 함수다.[13] 반대로 단순하게 연결된 도메인 Ω ⊂ R의2 모든 고조파 함수 u(x, y)는 홀로모르픽 함수의 실제 부분이다. v가 상수까지 고유하게 u의 고조파 결합인 경우 f(x + iy) = u(x, y) + iv(x, y)는 홀모픽이다.
Cauchy의 적분 정리는 루프를 따라 모든 홀로모르프 함수의 등고선 적분이 사라짐을 암시한다.[14]
여기서 γ은 단순하게 연결된 복합영역 U c C에서 시작점이 종점과 같은 정류 가능한 경로로 f : U → C는 홀로모르픽 함수다.
Cauchy의 통합 공식은 디스크 내부의 모든 기능 홀모픽은 디스크의 경계에서 그것의 값에 의해 완전히 결정된다고 말한다.[14] 게다가: U ⊂ C가 복잡한 도메인이라고 가정하면 f : U → C는 홀모픽 함수이고 닫힌 디스크 D = {z : z0 - z ≤ r}은 U에 완전히 포함되어 있다. γ은 D의 경계를 이루는 원이 되게 한다. 그리고 D의 내부에 있는 모든 a에 대해:
등고선 적분을 시계 반대 방향으로 취한다.
파생상품 f′(a)는 Cauchy의 분화식을 사용하여 등고선 적분으로[14] 작성할 수 있다.
a 주위에 한 번 감기는 간단한 루프를 위해
최소의 양의 루프를 a 주위에 γ.
첫 번째 파생상품이 0이 아닌 지역에서는 홀로모르프 함수가 일치한다. 즉, 작은 그림의 각도와 모양(크기는 아님)을 보존한다.[15]
모든 홀로모르프 함수는 분석적이다. 즉, 홀로모르픽 함수 f는 그 영역의 각 지점 a에서 모든 순서의 파생상품을 가지고 있으며, 그것은 a의 이웃에 있는 a의 자체적인 테일러 시리즈와 일치한다. 사실, f는 그 시점에서 중심이 되고 기능의 영역 내에 놓여 있는 어떤 디스크의 a의 테일러 시리즈와 일치한다.
대수학적 관점에서 볼 때, 오픈 세트의 홀로모르픽 함수 집합은 정류 링과 복잡한 벡터 공간이다. 또한 오픈 세트 U의 홀모픽 기능 세트는 오픈 세트 U가 연결된 경우에만 통합 도메인이다. [8] 사실, 그것은 지역적으로 볼록한 위상학적 벡터 공간이며, 세미몬트가 콤팩트한 서브셋의 최상층이다.
기하학적 관점에서, 함수 f는 만약 z의0 인접지역 U에 있는 그것의 외부 파생상품 df가 어떤 연속적인 함수 f′에 대해 f′(z)dz와 같을 경우에만 z에서0 홀로모르픽이다. 에서 따르다.
df′는 dz에도 비례하여 파생 f′ 자체가 홀로모르픽이므로 f는 무한히 다를 수 있음을 암시한다. 마찬가지로 d(f dz) = f f dz ∧ dz = 0은 단순하게 연결된 영역 U에서 홀로모르픽 함수 f도 U에서 통합할 수 있음을 의미한다.
(전적으로0 U에 놓여 있는 z에서 까지의 경로에 대해서는 ( z)= + z; 를 정의한다. 요르단 곡선 정리 및 일반화된 스토크스의 정리에 비추어 Fγ(z)는 경로 γ의 특정 선택과는 무관하므로 F(z0) = F0(z)와 dF = fz(fz)를 가지는 U에서 잘 정의된 함수다.
예
복합 계수가 있는 z의 모든 다항 함수는 전체 함수(전체 복합 평면 C의 홀모픽)이며, 지수 함수 exp z와 = ( ( ) + ( - ) 1}:{ 및 z=- 1 i( exp( z)- exp(- 1}{1}{2cf. 오일러의 공식). 복합 로그 함수 로그 z의 주 분기는 도메인 C \ {z ∈ R : z ≤ 0}에서 홀로모르픽이다. 함수는 z= ( z로 정의할 수 있으며, 따라서 로그 z가 어디에 있든 홀모픽이다. 역수함수 1/z는 C \ {0}에서 홀로모르픽이다. (역수함수, 그리고 다른 이성함수는 C에서 meromorphic이다.)
Cauchy-Remann 방정식의 결과로, 모든 실제 값 홀모픽 함수는 일정해야 한다. 따라서 절대값 z, 주장 arg(z), 실제 부분 Re(z), 가상 부분 임(z)은 홀모픽이 아니다. 홀로모르픽이 아닌 연속함수의 또 다른 대표적인 예는 복합결합 z̅이다. (복합결합은 반홀로모르픽이다.)
여러 변수
홀로모르픽 함수의 정의는 간단한 방법으로 여러 복잡한 변수에 일반화된다. D를 Polydisk로 하고 C의n 오픈 서브셋을 나타내며, f : D → C로 한다. 함수 f는 n개의 복잡한 변수에서 f가 수렴 전력 시리즈와 동일한 p의 개방된 인접성이 있는 경우 D의 p 지점에서 분석한다.[16] f가 그 영역의 각 지점에서 분석되는 경우, holomorphic이 되도록 정의한다. 오스굿의 보조정리기는 (다변수 코우치 적분식을 사용하는) 연속함수 f의 경우, 이것은 각 변수에서 holomorphic이 되는 것과 동등하다는 것을 보여준다(n - 1 좌표가 고정되어 있다면 f의 제약은 나머지 좌표의 holomorphic 함수라는 것을 의미한다). 하토그스의 정리는 연속성 가설이 불필요하다는 것을 증명한다: f는 각 변수에서 개별적으로 홀오모르픽인 경우에만 홀오모르픽이다.
보다 일반적으로, 그 영역의 모든 콤팩트한 부분 집합에 걸쳐 정사각형 통합이 가능한 몇 가지 복잡한 변수의 함수는 분포의 관점에서 Cauchy-Remann 방정식을 만족하는 경우에만 분석적이다.
몇 가지 복잡한 변수의 함수는 어떤 면에서 단일 복합 변수의 함수보다 더 복잡하다. 예를 들어, 파워 시리즈 융합 영역이 반드시 열린 공은 아니다. 이러한 영역은 로그 콘벡스 라인하르트 도메인이며, 그 중 가장 간단한 예는 폴리디스크다. 하지만, 그들은 또한 몇 가지 근본적인 제약을 받는다. 단일 복합 변수의 함수와는 달리, 더 큰 도메인으로 확장할 수 없는 홀모픽 함수가 있는 가능한 도메인은 매우 제한적이다. 그런 세트를 홀로모피의 영역이라고 한다.
복합 미분(p,0) 형태 α는 그 반홀로모픽 돌베오트 파생상품이 0인 경우에만 홀로모르핀이다.
기능 분석으로 확장
홀로모픽 함수의 개념은 기능 분석의 무한 차원 공간까지 확장될 수 있다. 예를 들어, Frechet 또는 Gateaux 파생상품은 복잡한 숫자의 영역에 걸쳐 Banach 공간의 홀로모픽 함수의 개념을 정의하는 데 사용될 수 있다.
참고 항목
참조
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- ^ 피터 에벤펠트, 노르베르트 헝거벌러, 조셉 J. 콘, 응가밍 목, 에밀 J. 스트라우베(2011) 복합분석 스프링거 과학 & 비즈니스 미디어
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Harkness, James; Morley, Frank (1893). "5. Integration". A Treatise on the Theory of Functions. Macmillan. p. 161. - ^ 브리오트와 부케는 또한 이전에 1859년 초판에서 카우치의 용어인 샤넥틱(프랑스어)을 채택한 바 있다. Briot, Charles Auguste; Bouquet, Jean-Claude (1875). "§10". Théorie des fonctions doublement périodiques. Mallet-Bachelier. p. 11.
- ^ Henrici, Peter (1993) [1986], Applied and Computational Complex Analysis Volume 3, Wiley Classics Library (Reprint ed.), New York - Chichester - Brisbane - Toronto - Singapore: John Wiley & Sons, pp. X+637, ISBN 0-471-58986-1, MR 0822470, Zbl 1107.30300.
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- ^ Rudin, Walter (1987), Real and complex analysis (3rd ed.), New York: McGraw–Hill Book Co., ISBN 978-0-07-054234-1, MR 0924157
- ^ Gunning 및 Rossi, 여러 복합 변수의 분석 기능, 페이지 2.
추가 읽기
외부 링크
- "Analytic function", Encyclopedia of Mathematics, EMS Press, 2001 [1994]