题目
在区域D内,f(z)解析的充要条件是它的虚部是实部的共轭调和函数。A. 正确B. 错误
在区域D内,f(z)解析的充要条件是它的虚部是实部的共轭调和函数。
A. 正确
B. 错误
题目解答
答案
A. 正确
解析
考查要点:本题主要考查复变函数中解析函数的充要条件,涉及柯西-黎曼方程和共轭调和函数的概念。
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,并且各自都是调和函数。当虚部是实部的共轭调和函数时,这两个条件自然成立,因此可以互为充要条件。
破题关键点:
- 明确解析函数的定义要求实部和虚部满足柯西-黎曼方程。
- 理解共轭调和函数的定义(即虚部与实部满足柯西-黎曼方程且均为调和函数)。
- 建立“共轭调和关系”与“解析性”之间的等价性。
解析函数的充要条件:
设 $f(z) = u(x,y) + iv(x,y)$ 在区域 $D$ 内解析,则 $u$ 和 $v$ 必须满足以下两个条件:
- 柯西-黎曼方程:
$\frac{\partial u}{\partial x} = \frac{\partial v}{\partial y}, \quad \frac{\partial u}{\partial y} = -\frac{\partial v}{\partial x}$ - 调和性:
$u$ 和 $v$ 均满足拉普拉斯方程(即调和函数):
$\frac{\partial^2 u}{\partial x^2} + \frac{\partial^2 u}{\partial y^2} = 0, \quad \frac{\partial^2 v}{\partial x^2} + \frac{\partial^2 v}{\partial y^2} = 0$
共轭调和函数的定义:
若 $v$ 是 $u$ 的共轭调和函数,则 $v$ 满足柯西-黎曼方程且与 $u$ 均为调和函数。因此,虚部是实部的共轭调和函数这一条件,本质上等价于上述两个条件同时成立。
充要性证明:
- 必要性:若 $f(z)$ 解析,则根据柯西-黎曼方程和调和性,$v$ 必然是 $u$ 的共轭调和函数。
- 充分性:若 $v$ 是 $u$ 的共轭调和函数,则 $u$ 和 $v$ 自动满足柯西-黎曼方程,从而 $f(z)$ 解析。