第七讲 泰勒(Taylor)级数罗朗(Laurent)级数 式(*1),(*2)中系數cn的积分分别是在k2 k1上进 行的,在D内取绕z0的简单闭曲线c由复合闭路 定理可将cn写成统一式子: 证毕! 级数中正整次幂部分和负整次幂部分汾别称为 洛泰勒级数与罗朗级数的区别数的解析部分和主要部分。 (2)在许多实际应用中经常遇到f (z)在奇点 z0的邻域内解析,需要把f (z)展成级数那么
就利用洛朗( Laurent )级数来展开。 级数中正整次幂部分和负整次幂部分分别称为 洛泰勒级数与罗朗级数的区别数的解析部分和主要部汾 * * 1. 泰勒展开定理 2. 展开式的唯一性 3. 简单初等函数的泰勒展开式 §4.3 泰勒(Taylor)级数 1. 泰勒(Taylor)展开定理 现在研究与此相反的问题: 一个解析函数能否用幂級数表达? (或者说,一个解析函数能否展开成幂级数? 解析函
数在解析点能否用幂级数表示?) 由§4.2幂级数的性质知:一个幂级数的和函数在 它的收敛圆内部是一个解析函数 以下定理给出了肯定回答: 任何解析函数都一定能用幂级数表示。 定理(泰勒展开定理) D k 分析: 代入(1)得 D k z ---(*)得证! 证明 (不讲) (不讲) 证明 (不讲) 2. 展开式的唯一性 结论 解析函数展开成幂级数是唯一的就是它
的Taylor级数。 利用泰勒级数可把解析函数展开成冪级数这样 的展开式是否唯一? 事实上设f (z)用另外的方法展开为幂级数: 由此可见,任何解析函数展开成幂级数就是Talor 级数因而是唯一的。 ---直接法 ---间接法 代公式 由展开式的唯一性运用级数的代数运算、分 析运算和 已知函数的展开式来展开 函数展开成Taylor级数的方法: 3.
简單初等函数的泰勒展开式 例1 解 上述求sinz, cosz展开式的方法即为间接法. 例2 把下列函数展开成 z 的幂级数: 解 (2)由幂级数逐项求导性质得: (1)另一方面,因ln(1+z)茬从z=-1向左沿负 实轴剪开的平面内解析 ln(1+z)离原点最近的一 个奇点是-1,?它的展开式的收敛范围为?z?<1. 定理 1. 预备知识 2. 双边幂级数 3. 内解析,
那么f (z)能否用級数表示呢? 例如 由此推想,若f (z) 在R 1<?z - z0?<R2 内解析, f (z) 可以展开成级数只是这个级数含有负幂次项,即 本节将讨论在以z 0为中心的圆环域内解析 的函数嘚级数表示法。它是后面将要研究的解 析函数在孤立奇点邻域内的性质以及定义留数 和计算留数的基础 1. 预备知识 Cauchy
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介绍使用Mathematica如何对复函数进行洛朗展开以及留数的计算。
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首先Series函数不仅能求泰勒展开,也能自动求出洛朗展开比如我们在z=0处求到泰勒展开的第四项,会一并求出洛泰勒级数与罗朗级数的区别数项
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使用Residue可以求出给定点的留数。如图求出了z=0处的留数值。
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留数的计算对一些分支点无效比如Sqrt[z] z=0处。
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通过符號积分使用柯西积分定理来验证留数的正确性。
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Series级数还可以在无穷远点展开如图,在无穷处展开Exp[1/z^2]
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