2.(多选题,5分)函数f(z)=|z|^2在点z=0处()A.不可导<br>B.可导C.不解析D.解析
题目解答
答案
解析
考查要点:本题主要考查复变函数在某一点的可导性和解析性的判断,需要掌握复变函数导数的定义及解析的条件。
解题核心思路:
- 可导性:直接利用导数定义计算极限,通过变量替换(极坐标形式)分析极限是否存在。
- 解析性:解析要求函数在某点的邻域内每一点都可导,需验证函数在非零点处是否可导。
破题关键点:
- 可导性的关键在于极限是否与趋近方向无关,通过极坐标形式发现极限为0,说明可导。
- 解析性的关键在于非零点处导数不存在,导致函数在$z=0$处无法满足解析条件。
可导性分析
根据导数定义,计算$z=0$处的导数:
$f'(0) = \lim_{h \to 0} \frac{f(h) - f(0)}{h} = \lim_{h \to 0} \frac{|h|^2}{h}.$
令$h = re^{i\theta}$,则:
$\frac{|h|^2}{h} = \frac{r^2}{re^{i\theta}} = re^{-i\theta}.$
当$r \to 0$时,无论$\theta$如何变化,极限值均为$0$,因此$f'(0) = 0$,函数在$z=0$处可导。
解析性分析
函数在$z=0$处解析,需在$z=0$的某个邻域内每一点都可导。取$z=a \neq 0$,计算导数:
$f'(a) = \lim_{h \to 0} \frac{f(a+h) - f(a)}{h} = \lim_{h \to 0} \frac{|a+h|^2 - |a|^2}{h}.$
展开得:
$\frac{(a+h)(\overline{a} + \overline{h}) - |a|^2}{h} = \frac{a\overline{h} + \overline{a}h + |h|^2}{h}.$
令$h = re^{i\theta}$,则$\frac{\overline{h}}{h} = e^{-2i\theta}$,表达式变为:
$a e^{-2i\theta} + \overline{a} + r e^{-i\theta}.$
当$r \to 0$时,第二项和第三项趋于$0$,但第一项$a e^{-2i\theta}$的值依赖于$\theta$,即极限与趋近方向有关,因此导数不存在。故函数在$z=0$处不解析。