题目
7.若u(x,y),v(x,y)在区域D内均是调和函数,则函数f(z)=u(x,y)+iv(x,y)在D内解析. ( )A. 对B. 错
7.若u(x,y),v(x,y)在区域D内均是调和函数,则函数f(z)=u(x,y)+iv(x,y)在D内解析. ( )
A. 对
B. 错
题目解答
答案
B. 错
解析
考查要点:本题主要考查复变函数中解析函数的判定条件,以及调和函数的性质之间的关系。
解题核心思路:
解析函数的充要条件是同时满足柯西-黎曼方程和调和性。题目中仅给出$u(x,y)$和$v(x,y)$均为调和函数,但未说明它们是否满足柯西-黎曼方程。因此,调和性是解析性的必要条件而非充分条件,需通过反例说明两者之间的独立性。
破题关键点:
- 明确解析函数的定义要求同时满足柯西-黎曼方程和调和性。
- 构造反例,证明存在调和函数组合不满足柯西-黎曼方程的情况。
解析函数的判定条件:
函数$f(z)=u(x,y)+iv(x,y)$在区域$D$内解析,当且仅当:
- $u$和$v$在$D$内均调和(即满足拉普拉斯方程$u_{xx}+u_{yy}=0$,$v_{xx}+v_{yy}=0$);
- $u$和$v$满足柯西-黎曼方程:
$u_x = v_y, \quad u_y = -v_x.$
反例分析:
取$u(x,y)=x^2 - y^2$和$v(x,y)=x^2 - y^2$,验证如下:
- 调和性:
$u_{xx} = 2, \quad u_{yy} = -2 \quad \Rightarrow \quad u_{xx} + u_{yy} = 0,$
同理$v_{xx} + v_{yy} = 0$,故$u$和$v$均为调和函数。 - 柯西-黎曼方程:
$u_x = 2x, \quad v_y = -2y \quad \Rightarrow \quad u_x \neq v_y,$
$u_y = -2y, \quad -v_x = -2x \quad \Rightarrow \quad u_y \neq -v_x.$
柯西-黎曼方程不成立,因此$f(z)=u+iv$不解析。
结论:调和函数的组合不必然满足柯西-黎曼方程,故原命题错误。