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
调和函数满足拉普拉斯方程,即 $ u_{xx} + u_{yy} = 0 $ 和 $ v_{xx} + v_{yy} = 0 $。函数 $ f(z) = u(x, y) + iv(x, y) $ 解析的充要条件是满足柯西-黎曼方程:  
\[
u_x = v_y, \quad u_y = -v_x.
\]  
仅满足调和条件不能保证柯西-黎曼方程成立。例如,取 $ u(x, y) = v(x, y) = x^2 - y^2 $,则  
\[
u_x = 2x \neq v_y = -2y, \quad u_y = -2y \neq -v_x = -2x,
\]  
不满足柯西-黎曼方程,故 $ f(z) $ 不解析。  
因此,原命题错误。  
答案:$\boxed{B}$
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。