题目
两个调和函数分别为实部和虚部所构成数一定解析。A. 正确B. 错误
两个调和函数分别为实部和虚部所构成数一定解析。
A. 正确
B. 错误
题目解答
答案
B. 错误
解析
考查要点:本题主要考查复变函数中解析函数与调和函数的关系,以及柯西-黎曼方程的应用。
解题核心思路:
解析函数的实部和虚部必须同时满足柯西-黎曼方程,而仅凭两个函数均为调和函数,并不能保证它们满足该方程。因此,调和函数的组合不一定满足解析条件。
破题关键点:
- 调和函数的定义:满足拉普拉斯方程(二阶导数之和为零)。
- 解析函数的条件:实部和虚部需满足柯西-黎曼方程,且偏导数连续。
- 反例的存在性:存在两个调和函数组合不满足柯西-黎曼方程的情况,从而说明原命题不成立。
关键结论:
两个调和函数分别作为实部和虚部构成的复数函数不一定解析,因为它们可能不满足柯西-黎曼方程。
具体分析:
-
调和函数与解析函数的关系:
- 若复数函数 $f(x+iy) = u(x,y) + iv(x,y)$ 解析,则 $u$ 和 $v$ 必须是调和函数且满足柯西-黎曼方程:
$\frac{\partial u}{\partial x} = \frac{\partial v}{\partial y}, \quad \frac{\partial u}{\partial y} = -\frac{\partial v}{\partial x}.$ - 但调和函数的组合不必然满足上述方程。
- 若复数函数 $f(x+iy) = u(x,y) + iv(x,y)$ 解析,则 $u$ 和 $v$ 必须是调和函数且满足柯西-黎曼方程:
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反例说明:
- 设 $u(x,y) = x^2 - y^2$(调和函数),$v(x,y) = x^2 + y^2$(非调和函数,此处仅作对比)。
- 若 $v(x,y) = x$(调和函数),则 $f(x+iy) = x^2 - y^2 + iv(x,y)$ 的偏导数为:
$\frac{\partial u}{\partial x} = 2x, \quad \frac{\partial v}{\partial y} = 0 \quad (\text{不满足柯西-黎曼方程}).$ - 因此,该函数不解析。