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[洛朗展开]科普贴

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本贴讨论复变中的一个基础性问题:把函数在解析圆环域上展开成洛朗级数。内容大多在考研范围之内,偏基础。


IP属地:安徽来自Android客户端1楼2016-11-27 21:12回复
    本贴只讨论洛朗展开的计算方法和技巧,不讨论概念性问题,因为这些东西书中都会有。


    IP属地:安徽来自Android客户端2楼2016-11-27 21:16
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      1. 有理分式的洛朗展开
      通法:首先必须将有理分式拆开成部分分式。这一点早在大一学不定积分时就应该很熟练,这里不再具体讨论其技巧,可以参考:http://tieba.baidu.com/p/3898779780?share=9105&fr=share


      IP属地:安徽来自Android客户端3楼2016-11-27 21:21
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        但是,这里我们能利用的洛朗展开公式只有一个:


        IP属地:安徽来自Android客户端6楼2016-11-27 21:27
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          这就引入了洛朗展开中一个最重要也最容易忽视的问题—公式的取值范围,这里的1/(1-z)的展开式成立前提是:z的模小于1,而题目中的(2),(3),(4)都是不满足的,故肯定要把它们变形以满足取值条件。


          IP属地:安徽来自Android客户端8楼2016-11-27 21:32
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            sol.1 注意到使用展开公式时都满足了条件:


            IP属地:安徽来自Android客户端9楼2016-11-27 22:25
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              凑公式时要灵活多变,1/(1-z)展开公式中的z可以是任何模小于1的整体。在作函数的洛朗展开式要注意这种整体代换思想:



              IP属地:安徽来自Android客户端11楼2016-11-27 23:02
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                2.基本初等函数组合而成的函数洛朗展开:


                IP属地:安徽来自Android客户端12楼2016-11-27 23:06
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                  我们指出,洛朗展开随圆环域而变化并不与洛朗展开的唯一性相悖,因为洛朗展开唯一性是指在给定圆环域上,展开式具有唯一性。从唯一性我们亦可以知道,不管用什么方法,例如用定义,或者用常见展开公式,或者对已有的洛朗展开做求导、乘z等处理,只要形式上能凑出欲求洛朗展开的f(z),那么对应的展开式一定是f(z)在给定圆环域的洛朗展开。


                  IP属地:安徽来自Android客户端13楼2016-11-27 23:07
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                    对于常见的初等函数,需要记住一些展开公式,当然,最重要的还是记住他们的取值范围,对于第一类展开式,公式在全平面成立,这时就无须担心取值范围问题了:


                    IP属地:安徽来自Android客户端14楼2016-11-27 23:11
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                      IP属地:安徽来自Android客户端15楼2016-11-27 23:20
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                        第二种,要特别小心其展开式的取值范围:


                        IP属地:安徽来自Android客户端16楼2016-11-27 23:21
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                          很多人看到洛朗或是泰勒展开就会想到定义或者求导,事实上,利用已有的展开式进行计算永远是最简单的


                          IP属地:安徽来自Android客户端18楼2016-11-29 00:13
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                            从上面的一些例子已经能够看出洛朗展开的一些规律:
                            1.在圆环域r1<‖z-z0‖<r2上展开f(z)的洛朗级数一定是以z0为中心的,即∑Cn(z-z0)^n的形式这个形式是唯一的,我们指出,尽管在这个圆环域的某个子集(例如一片充分小的单连通区域)上,f(z)的洛朗展开可能形式会大不一样,但是要想用一个统一的洛朗级数去描述给定圆环域内任何一点,其形式就一定会是∑cn(z-z0)^n这种形式,系数也被唯一确定。


                            IP属地:安徽来自Android客户端19楼2016-11-29 00:21
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                              2.从上面的例子已经可以发现,f(z)在圆环域r1<‖z-z0‖<r2上洛朗展开的负幂次项系数是和f(z)在‖z-z0‖<r1内的孤立奇点紧密联系的,虽然初学洛朗展开时孤立奇点还没讲到,但应该意识到,如果‖z-z0‖<r1内有破坏解析函数解析性的孤立点,那么其洛朗展开式就一定有负幂次项,而且负幂次项的多少,最低次数等,理应是这些破坏解析性的奇点性质的一种刻画。
                              反过来,也可以从奇点来大体检查洛朗展开式的正确性


                              IP属地:安徽来自Android客户端21楼2016-11-29 00:29
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