奇点是指函数不解析的点。若 f(z) 在点 z0 的任何邻域内都不解析,则称 z0 是 f(z) 的奇点。
分类
孤立奇点
若存在以 z0 为中心的去心邻域,使 f(z) 在该邻域内解析,则称 z0 为孤立奇点。孤立奇点依洛朗级数主要部分又分为三类:
- 可去奇点:limz→z0f(z) 存在且有限,重新定义 f(z0) 可消除奇点。例:f(z)=zsinz 在 z=0。
- 极点:limz→z0f(z)=∞。例:f(z)=z1 在 z=0。
- 本性奇点:limz→z0f(z) 不存在(也不为无穷)。由卡西乌斯-魏尔施特拉斯定理,函数在本性奇点的任意邻域内可无限接近任何复数。例:f(z)=e1/z 在 z=0。
非孤立奇点
若 z0 的任何邻域内都含有 f(z) 的其他奇点,则称 z0 为非孤立奇点。例:f(z)=sin(1/z)1 在 z=0,因 sin(1/z)=0 有无穷多解趋近于 0。
奇点与洛朗级数
奇点类型可由洛朗级数主要部分(负次方项)判定:
| 奇点类型 | 主要部分 |
|---|
| 可去奇点 | 无负次方项 |
| m 阶极点 | 有限项,最低次为 −m |
| 本性奇点 | 无穷多项 |
计算
处理奇点的核心手段是利用复指数的周期性 e2kπi=1:在求解奇点的方程中"凭空"乘入这个等于 1 的复指数项(等价于给幅角加上 2kπ 的整数倍),开根号后得到全部复根,再按主值约束 0≤argz<2π 取出有限个解。
极点的计算方法
极点计算示例