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K解析函数的双边幂级数与孤立奇点

第18卷第3期2009年7月

云南民族大学学报(自然科学版)

JournalofYtmnanUniversityofNationalities(NaturalSciencesEdition)

V01.18No.3

Jul.2009K一解析函数的双边幂级数与孤立奇点

张建元张毅敏熊绍武

(昭通师范高等专科学校数学系,云南昭通657000)

摘要在定义了双边K一幂级数的基础上,推出了在日(.|})上K一解析函数的双边幂级数展开式,并用其研究了K一解析函数的孤立奇点及其性质,所得结论是解析函数与共轭解析函数中的级数理论的继续和应用.

关键词X一解析函数;双边K一幂级数展开式;孤立奇点分类

【中图分类号】0175.4【文献标识码】A【文章编号】1672—851312009)03—0198—04

TwoSidedPowerSeriesandSingularPointoftheK——analyticFunction

ZhangJianyuanZhangYiminXiongShaowu

(DepartmentofMathematics,ZhaotongTeachersCollege,Zhaotong657000,China)

Abstract:ThispaperdefinesK—powerseries,giVestheexpansionoftheK—anMyficfunctioninthetwo—si—dedK—powerseriesinanellipticalringH(|j}),andappliesittothestudyofisohtedsingularpointanditsnature0fK—analyticfunction.Theconclusionisthecontinuationandapphcafionofthecorrespondingresultsabouttheanalyticfunctionandconjugateanalyticfunction.

Keywords:K—analyticftmction;two—sidedK-powerseriesexpansion;classificationofisolatedsingularpoint

在文献[1—2]中,我们给出了K一解析函数的概念及其存在的条件与幂级数展开式,并用级数的数学思想方法研究了它的一些性质.本文将在此基础上研究讨论K一解析函数的双边幂级数展开式,K一解析函数的孤立奇点的分类及其性质,它是解析函数与共轭解析函数的幂级数理论在K一解析函数中的继续和应用.

1K一解析函数的双边幂级数展开式

1.1K一解析函数与双边K一幂级数

形如工(k)=石+iky(k≠0,k∈R)的复数称为z=茗+iy的K一复数.

定义1.1设函数刷在%的某邻域内有定义,极刚㈣(钿)=黼慝l嗍ira揣(存在)称为以:)在钿处的K一导数,八z)在区域D内的每点是K一可导,其D内K一导数记为厂’‘。)(z)(:∈D),一般地八:)在区域D内的n阶K一导数为z:i(z)=妻群=出(d.|})。f出d“(-I七f)(“z)。l(zED).一:{(彳)有时也简记为,。1(z).定义1.2…若八:)在区域D内K一可导,称八:)在D内K一解析;以二)在:=Zo的某个邻域内K一可导,称以z)在%是K一解析.把在区域D内K一解析的函数全体记为F(D(I|})).

设级数:芝:c。(:一口)(k)‘,(1)芝:c.(z一口)(k)“(其中c。,口∈C,nEz).(2)

收稿日期:2009—02—16.

基金项目:云南省教育厅科学研究基金资助项目(08Y0369).

作者简介:张建元(1956一),男,副教授.主要研究方向:复分析与边值问题.

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第3期张建元:K一解析函数的双边幂级数与孤立奇点

由幂级数理论【2卅知级数(1),(2)分别在椭圆域口(后):I(=一口)(.|})I姐(0<R≤+∞)及l/I(:一口)(|j})l<l/r或I(三一a)(k)I>r(r≥0,r=0时d/r=+∞)内表示K一解析函龇(彳)与厶(z),当且仅当r<R时,在公共的收敛椭圆环日(矗):r<I(z一口)(I|})l<R内(1)与(2)同时收敛称级数(1)与(2)之和级数:∑c.(名一口)(后)4或∑::c。(z一。)(后)“=∑::.c.(:一口)(后)。+∑:。c.(=一口)(I|})。(3)为椭圆环日(后)上的双边K一幂级数,简称双边幂级数其中(1)、(2)分别称为(3)的正则部分与主要部分.注:因曰(后)的边界CR:(石一口)(I|})=Re¨(O<R<4-∞,0s0s21T)即(实形式)(茗一口,)2+旷(),一口,)2=R2为一个椭圆周,称B(七)为一个椭圆域,日(||})为椭圆环.

由以上讨论及幂级数的性质得:

定理1.1设双边幂级数(3)的收敛椭圆环为日(J2):r<I(=一口)(k)I<R(r≥0,Rs+∞),则(i)级数(3)在日(k)内绝对收敛且内闭一致收敛于八=)=工(:)+五(石)(zE日(.|});(ii)八:)在日(后)内K一解析;(iii)以:)=∑+:c。(:一口)(屉)4在H(k)内可逐项求K一导数P次(pEⅣ).

1.2K一解析函数的双边幂级数展开式

定理1.2在椭圆环日(后):r<I(z—a)(.|})I<R(r芝0,Rs+∞)内K一解析的函数人:)必可展成双边K一幂级数:人:)=芝:c.(:一n)(后)。.(4)其中c-2赤L西等仿水(矾(舻o,“,±2,…)’(5)

J1:I(f一口)(后)I=p(r<P<R)且展开式是唯一的.

证明V工EH(k),作%(Ij})妒1<I(z一口)(后)I<P2cH(k)(r<Pl<P2<

尺)使z∈日1(后)(如图1).因八z)在马(后)上K一解析,由K一积分公式‘73得

州=乩芒‰㈣,一乩。毋缩㈣,.㈤

当f∈厂2:I(2-一口)(||})I=P2时,级数

(f—z)(k)———————!一f(k)一口(后)一●_______________--_____-●●__--___________________●。。_____●___________-__●-_■-●-_-●●____-__一

—f(||})一a(k)一(z(k)一n(k))

图1zEHI(七)的示意图

一(i(k)一a(k))(1一(=一口)(.|})/(f—a)(k))

砉(苦端)4=砉揣一致收敛【21.

二!=:::!:::一:÷(<=堡世E:争(f=璺世£!万丽2百i而叹F可■万两瓦i而鼍刍方乏菥2刍气i节商-一致收敛.一

代上两级数A(6)并逐项积分得(4),其中

c.=乩瓦等扣鸳(州一0’l,2,…)’c一-一乩矿等扣鸳(趴一-,2,…),由K一积分定理,对厂:I(:一口)(I|})I=p(Vp:r<p<R),有c.=瓤矿等扣鸳(州n-0,”..),c一。=乩面静㈤(一l,2,…),合并上两式有:c。=南L西_二静(后)(nEz)?

唯一性在H(七)上设以z)另有展开式:八:)=∑::c.’(z一口)(蠡)ml,由定理1.1,当zEF:I(z一口)(孟)l=p(r<P<R)时.上面级数与级数以f)?(f一口)(露)‘‘_+1’=∑::c.’(f一口)(后)。一“皆一致收敛,逐项积分得c,.=丢4忑蜘嘭(后)(nEz),从而c‘=c,.(nEz).

云南民族大学学报(自然科学版)第18卷

(4),(5)式分别称为足一解析函数以彳)在点口的双边(K一)幂级数展开式及其展开式的系数.

1.3置一解析函数在孤立奇点领域内的幂级数展开式

定义1.3若函数八z)在点a的某一去心领域B(I|})一{口}:0<I(:一口)(J})l<R内K一解析,但在点口不K一解析,则称口为以名)一个孤立奇点.

显然当r=0时,日(k)为B(五)一{a},由定理1.2与文献[2]定理2.2得:

推论1.3若口为K一解析函数以=)的一个孤立奇点,则必存在R>0(或+∞),使八:)在a的去心领域:0<I(:一口)(k)I<R内可展成双边幂级数以=)=芝:r-c.(:一口)(k)“,此时收敛K一半径R=min{I(b—a)(k)11.其中b为以:)的异于a的奇点.

注(i)K一幂级数与双边K一幂级数的关系:当八z)在口处置一解析时,曰(J|}):I(z一口)(k)I<R为Jjr(1|})的特殊情况,由(5)式c.。=0(n=l,2…),此时以:)在点a的双边幂级数展开式就转化八:)在点a的幂级数展开式;(ii)当后=±1时,(4)式分别为解析函数与共轭解析函数以=)在点a的罗朗展开式卜冉J.

2鬣一解析函数的孤立奇点分类及其性质

2.1有限奇点(孤立)的性质

定义2.1设口为人z)的孤立奇点,展开式以石)=∑+:c。(z一口)(七)“(z∈B(k)一{口})中,称∑:。c-(=一口)(I|})。为八z)在口点的正则部分,∑::Ic.(二一口)(矗)“为以:)在口点的主要部分.定义2.2设a为八:)的孤立奇点,(i)若爪z)在口的主要部分为零,则称a为f(z)的可去奇点;(ii)若以:)在点口的主要部分为有限多项,设为c一。(z一口)(k)“+c山-1)(石一口)(k)‘‘””4-…+c一。(:一口)(后)。1(c一。≠0,mEN),则称a为火石)的m阶极点;(iii)若fCz)在点口的主要部分有无限多项,则称口为八z)的本性奇点.2.1.1可去奇点

定理2.1若a为厂(:)的孤立奇点,下列三个条件(可去奇点的特征)等价:(i小z)在点a的主要部分为零;(ii)liraf(z)=b(≠∞);(iii抓:)在点口的某后邻域内有界.

事实上:显然(i)爿(ii),(ii)昔(iii).下只需证(iii)j(i).设八z)在B(后)一{al内以肘(M>0)为界,c一一2赤L匹_二静de(矗)(n=1,2,…),而对Vp>o,使厂:I(f一口)(后)。2PcB(后)时,有:以z)的主要部分:c—l(z—a)(k)‘1+c一2(z一口)(后)q+…+c一。(名一a)(.|})”+…,其中

c一.I=l南L匹_=特喈(k)I≤磊芋尊叩=Mp“能充分地小(p充分小时)即c一.=o(n=l,

2,…),亦即八z)的主要部分为零.

2.1.2极点

定理2.2若八=)以口为孤立奇点,则下列三条件(m阶极点的特征)等价:(i)八:)在点口的主要部分为C_m(z—a)(后)1+c一(。Ⅲ(:一a)(k)。‘””+…+c.I(彳一a)(k)‘1(c一.≠0);(ii)f(z)在点口的某去心k邻域内能表为以:)=A(:)/(z一口)(.|})。,其中Az)在口的某邻域内K一解析且A(口)≠0;(iii)g(z)=l/八石)以a为m级零点(a为l/八二)的可去奇点时要视为K一解析点,且l/以口)=0).显然(i)等(ii),(ii)号(iii).下只需证(iii)号(i).因g(z)=1/八:)以a为m级零点,则g(z)=(Z—a)(k)“妒(z),其中妒(z)在点口的某邻域内K一解析且妒(口)≠0即八z)=[(z—a)(k)“妒(石)]~.因[9(:)]。1在a的某邻域内K一解析,令其展开式心】:[p(:)]~=c一.+c一…l,(:一口)(J|})+…,其中:c一。=[9(口)]。1≠0,则以z)在点a的主要部分为:

c_m(二一a)(后)。-+c一(啊一1)(=一a)(七)“_.1’+…+c—l(z—a)(k)一.

定理2.3以z)的孤立奇点n为极点甘lira以z)=∞.由定理2.2(3)可证其真实性.

2.1.3本性奇点

定理2.4八:)的孤立奇点n为本性奇点甘“m以z)≠P;(有限)llplimf(:)不存在.由定理2.2与定200

第3期张建元:置一解析函数的双边幂级数与孤立奇点

理2.3可证其真实性.

2.2眉一解析函数在无穷远点的性质.

定义2.3设函数厂(z)在无穷远点(去心).|}邻域J7\,(.j})一l∞}:Osr<I:(后)I<+∞内K一解析,则称∞为以:)的一个孤立奇点.

设∞为人:)的孤立奇点,令:’(屉)==。1(I|}).于是9(=’)=九(z7(JI))一(一)]=八:)在去心I|}邻域Ⅳ’(七)一{0}:O<l:’(后)I<1/r(r=0时,规定1/r=4-∞)内K一解析,2.t(I|})=0即:7=0为p(:’)之一孤立奇点.于是有性质:(i)对应于扩充平面上无穷远点的去心后邻域N(k)一{∞},有扩充z平面上原点的去心J|}邻域Ⅳ7(.|})一{O};(ii)在对应点:(矗)与:’(.|})上“:)与9(:’)的值相等;(iii),艇m八:)=.1im妒(彳’)或两个极限都不存在.

定义2.4若z’(后)=0为9(z’)的可去奇点(K一解析点),m阶极点或本性奇点,则称z(蠡)=∞为八:)的可去奇点(尺一解析点),m阶极点或本性奇点.

在去心后邻域N’(k)一t0}:o<l=’(.|})I<1/r内将妒(名’)展开成双边幂级数:9(彳’)=芝:。。c,’(k)“,设z’(I|})=l办(J}),有以:)=芝:。。b.z(七)‘,其中b.=c一.(n=o,±l,±2,…).(7)称级数(7)为八z)在无穷远点去心J}邻域JI\『(||})一{∞}:Osr<I:(k)l<+∞的双边幂级数展式.在级数(7)中把对应于p(z’)在石’(屉)=0的主要部分:∑=.6乒(J})“称为八z)在z(后)=∞的主要部分.定理2.5函数人z)的孤立奇点=(后)=∞为可去奇点的充要条件是下列3条中的任何一条成立:(i)在:(||})=∞的主要部分为零;(ii),lim八:)=b≠∞;(iii抓=)在z(k)=∞的去心后邻域N(k)一{∞}有界定理2.6函数八:)的孤立奇点z(J})=∞为m阶极点的充要条件是下列3条中任何一条成立:(i)以z)在z(k)=∞的主要部分为6。z(k)+b2,(后)+…+6。z“(后)(b。≠O);(ii)贝z)在z(后)=∞的某去心I|I邻域J7\r(后)一{∞I内有表达式以2-):j“(后)p(z),其中p(z)在彳(k)=∞的某邻域内K一解析且p(∞)≠0;(iii)g(z)=1/厂(z)以彳(I|})=∞为m阶零点(g(∞)=0).:定理2.7函数八:)的孤立奇点∞为极点的充要条件是,{im以z)=∞.

定理2.8函数以z)的孤立奇点∞为本性奇点的充要条件是下列2条件中任一条成立,(i)Az)在z(k)=∞的主要部分有无穷多项正幂不等于零;(ii),lim以z)=∞不存在抓=)不趋近于任何有限或无限的极限(z(_|})-+∞)).

3结语

本文对足一解析函数的双边K一幂级数展开式、K一解析函数的孤立奇点的分类及其在无穷远点的性质进行了研究,因后=±l时,K一解析函数分别为解析函数与共轭解析函数‘3。。1,即解析与共轭解析函数都是K一解析函数的特殊情况.因此以上所得结论包含了解析函数与共轭解析函数中的相应结论.

参考文献:

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[3】马库雪维奇.解析函数论教程[M].阎昌龄,译.3版.北京:高等教育出版社,1992.

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[7]张建元.复变函数的K一积分[J】.云南师范大学学报:自然科学版,2009,29(1):28-32.

[8】张建元.共轭解析函数的碰e咖边值问题[J】.北京工业大学学报,1996,22(3):99一106.

(责任编辑万志蓐)

20l

K-解析函数的双边幂级数与孤立奇点

作者:张建元, 张毅敏, 熊绍武, Zhang Jianyuan, Zhang Yimin, Xiong Shaowu

作者单位:昭通师范高等专科学校,数学系,云南,昭通,657000

刊名:

云南民族大学学报(自然科学版)

英文刊名:JOURNAL OF YUNNAN UNIVERSITY NATIONALITIES(NATURAL SCIENCES EDITION)

年,卷(期):2009,18(3)

引用次数:0次

参考文献(8条)

1.张建元K-解析函数及其存在的条件[期刊论文]-云南民族大学学报(自然科学版) 2007(4)

2.张建元K-解析函数的幂级数展开式 2009(4)

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4.钟玉泉复变函数论 2004

5.郑建华复分析 2000

6.王见定半解析函数、共轭解析函数 1988

7.张建元.张毅敏.姜锐武.刘承萍复变函数的K-积分[期刊论文]-云南师范大学学报(自然科学版) 2009(1)

8.张建元共轭解析函数的Riemann边值问题 1996(3)

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