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自然邊界


考慮復變數 z 中的冪級數

 g(z)=sum_(n=0)^inftya_nz^n
(1)

它在開圓盤 D:|z|<R 內收斂。由於在 D邊界 partialD 上至少存在一個奇點,收斂性被限制在 D 內。如果 D 上的奇點密集到解析延拓無法在穿過 D 的路徑上進行,則稱 D 形成函式 g(z) 的自然邊界(或“解析性的自然邊界”)。

舉例來說,考慮函式

 f(z)=sum_(n=0)^inftyz^(2^n)=z+z^2+z^4+....
(2)

然後 f(z) 形式上滿足函式方程

 f(z)=z+f(z^2).
(3)

級數 (◇) 顯然在 D_1:|z|<1 內收斂。現在考慮 z=1。方程 (◇) 告訴我們 f(1)=1+f(1),這隻有在 f(1)=infty 時才能滿足。現在考慮 z=-1,方程 (◇) 變為 f(-1)=-1+infty,因此 f(-1)=infty。在方程 (◇) 中用 z^2 替換 z,然後得到

 f(z^2)=z^2+f(z^4)=f(z)-z.
(4)

由此得出

 f(z)=z+z^2+f(z^4).
(5)

現在考慮 z 等於單位的四次方根中的任何一個,例如 +/-1+/-i,例如 z=-i。那麼 f(-i)=-i-1+f(1)=infty。遞迴地應用此過程表明,對於任何滿足 z 使得 z^(2^n)=1n=0, 1, 2, ... 的 f(z) 都是無窮大。因此,在圓 partialD_1 的任何有限長度的弧段中,都將有無限多個點,對於這些點 f(z) 是無窮大,因此 D_1 構成了 f(z) 的自然邊界。

具有自然邊界的函式被稱為缺項函式


另請參閱

解析延拓, 解析函式, 邊界, 支割線, 缺項函式, 自然定義域, 奇點

此條目由 Jonathan Deane 貢獻

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參考資料

Ash, R. B. Ch. 3 in 複變函式。 New York: Academic Press, 1971.Knopp, K. 函式論,第一部分和第二部分。 New York: Dover, Part I, p. 101, 1996.

在 中被引用

自然邊界

引用為

Deane, Jonathan. "自然邊界。" 來自 網路資源,由 Eric W. Weisstein 建立。 https://mathworld.tw/NaturalBoundary.html

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