首页 理论教育幂函数的规定及性质-复变函数及其应用

幂函数的规定及性质-复变函数及其应用

【摘要】:定义3 设α是任意一个复数,定义幂函数为w =zα =eαLnz(z 0).在α为正实数时,对z =0的情况进行规定:zα =0.幂函数是指数函数与对数函数的复合函数,根据对数函数的定义,有w =zα =eαLnz =eα(ln z+2kπi) =eα ln z·e2αkπi,(k为整数)由于Lnz = ln z+2kπi是多值的,所以w = zα也是多值的,且所取的不同数值的个数等于e2αkπi

定义3 设α是任意一个复数,定义幂函数为

w =zα =eαLnz(z 0).

在α为正实数时,对z =0的情况进行规定:zα =0.幂函数是指数函数与对数函数的复合函数,根据对数函数的定义,有

w =zα =eαLnz =eα(ln z+2kπi) =eα ln z·e2αkπi,(k为整数)

由于Lnz = ln z+2kπi是多值的,所以w = zα也是多值的,且所取的不同数值的个数等于e2αkπi 所取的不同数值的个数.当α取不同的值时,幂函数有以下几种情形:

(1) 当α=n为正整数时,w =zα =zn 是单值函数.

(2) 当α=-n(n为正整数)时,w =zα =也是单值函数.

(3) 当(n为正整数)时,w =zα = 是根式函数,且(www.chuimin.cn)

它在k =0,1,··· ,n-1时取不同的值,是具有n个分支的多值函数.

(4) 当α = (m和n为互质的整数,n >0)时,zα = 它在k =0,1,··· ,n-1 时取不同的值,是具有n个分支的多值函数.

(5) 当α是无理数或复数时,w =zα是无穷多值的,且

下面讨论幂函数的解析性.

由于对数函数Lnz的每个单值分支在除去原点与负实轴的z平面内是解析的,所以幂函数w =zα 的每个单值分支在除去原点与负实轴的z平面内也是解析的,并且

例4 计算和(1+i)i的值.