XÁC ĐỊNH TRÊN BIÊN NẾU ∀ N ∈ ∠, UN(Z) LIÊN TỤC TRÊN MIỀN D , GIẢI T...

4. Xác định trên biên Nếu ∀ n ∈ ∠, u

n

(z) liên tục trên miền D , giải tích trong miền D

+∞

+∞

= thì u (z)

D

S(z)và u (z)

D

S(z).

n

n

=

=

0

Chứng minh Theo nguyên lý cực đại ∀ z ∈ D, ∃ a ∈ ∂D : | S(z) -

u | ≤ | S(a) -

u | < ε

k

(z)

k

(a)

k

Đ2. Chuỗi luỹ thừa phức

• Chuỗi hàm phức c −= c

0

+ c

1

(z - a) + ... + c

n

(z - a)

n

+ ... (4.2.1)

n

(z a)gọi là chuỗi luỹ thừa tâm tại điểm a. Định lý Abel Nếu chuỗi luỹ thừa hội tụ tại điểm z

0

≠ a thì nó hội tụ tuyệt đối và đều trong mọi hình tròn B(a, ρ) với ρ < | z

0

- a |. Do chuỗi số phức

0

n

hội tụ nên

+∞

n

lim c

n

(z

0

- a)

n

= 0. Suy ra ∃ M > 0 sao cho ∀ n ∈ ∠, | c

n

(z

0

- a)

n

| ≤ M Với mọi z ∈ B(a, ρ) đặt q = | z - a | / | z

0

- a | < 1 ta có − ≤ Mq

n

za∀ n ∈ ∠, ∀ z ∈ B(a, ρ), | c

n

(z - a)

n

| = | c

n

(z

0

- a)

n

| −

0

aq hội tụ, theo tiêu chuẩn Weierstrass suy ra chuỗi luỹ thừa hội tụ

n

Do chuỗi số d−ơng

+∞

=0

tuyệt đối và đều. Hê quả 1 Nếu chuỗi luỹ thừa phân kỳ tại z

1

thì nó phân kỳ trên miền | z - a | > | z

1

- a | Giả sử trái lại chuỗi luỹ thừa hội tụ tại z : | z - a | > | z

1

- a |. Từ định lý suy ra chuỗi luỹ thừa hội tụ tại z

1

. Mâu thuẫn với giả thiết. Hệ quả 2 Tồn tại số R ≥ 0 sao cho chuỗi luỹ thừa hội tụ trong đ−ờng tròn | z - a | = R và Ch−ơng 4. Chuỗi Hàm Phức Và Thặng D− phân kỳ ngoài đ−ờng tròn | z - a | = R. Rõ ràng chuỗi luỹ thừa luôn hội tụ tại z = 0 và phân kỳ tại z = ∞. Kí hiệu R

1

= Max{ρ ∈ 3

+

: chuỗi luỹ thừa hội tụ trong | z - a | < ρ} R

2

= Min{ρ ∈ 3

+

: chuỗi luỹ thừa phân kỳ ngoài | z - a | < ρ} Ta có R

1

= R

2

= R • Số R gọi là bán kính hội tụ còn hình tròn B(a, R) gọi là hình tròn hội tụ của chuỗi luỹ thừa. Nếu D là miền hội tụ của chuỗi luỹ thừa thì ta luôn có B(a, R) ⊂ D ⊂ B (a, R) Hệ quả 3 Bán kính hội tụ đ−ợc tính theo một trong các công thức sau đây c1 (4.2.2) R =

n

lim

+∞

=

n

lim

+∞

n

|c

n

|

+

1

Lập luận t−ơng tự chuỗi luỹ thừa thực. • Kí hiệu S(z) =

+∞

c với z ∈ B(a, R) (4.2.3) Kết hợp các tính chất của hàm luỹ thừa với các tính chất của chuỗi hội tụ đều ta có các hệ quả sau đây. Hệ quả 4 Hàm S(z) liên tục trong hình tròn B(a, R) Suy ra từ tính liên tục của hàm luỹ thừa và chuỗi hội tụ đều. Hệ quả 5 Hàm S(z) khả tích trên đ−ờng cong Γ trơn từng khúc, nằm gọn trong B(a, R)

Γ

dzc (4.2.4) )S =

∑ ∫

+∞

(

n

(z a) dz

=

Γ

Suy ra từ tính khả tích của hàm luỹ thừa và công thức tích phân từng từ. Hệ quả 6 Hàm S(z) giải tích trong hình tròn B(a, R) ∀ k ∈ ∠, S

(k)

(z) =

+∞

+nn (4.2.5) 1)...(kSuy ra từ tính giải tích của hàm luỹ thừa và công thức đạo hàm từng từ. 1 S

(k)

(a) (4.2.6) Hệ quả 7 ∀ k ∈ ∠, c

k

= !Suy ra từ công thức (4.2.5) với z = a. z hội tụ đều trong hình tròn B(0, 1) đến hàm S(z) =

n

Ví dụ Chuỗi luỹ thừa

+∞

− . Suy ra

z

d = - ln(1 - z) 1 =

z

ζζζz

n

n

d =

+∞

∀ z ∈ B(0, 1),

∑ ∫

+∞

0

+

0

1

)

(

 1 +

∀ k ∈ ∠,

+∞

n = − =

k

1

+

, ... 

Đ3. Chuỗi Taylor

Định lý Cho D = B(a, R), Γ = ∂D

+

và hàm f liên tục trên D , giải tích trong D. f∀ z ∈ D, f(z) =

+∞

c với c

n

=

π d

n

, n ∈ ∠ (4.3.1) i2

Γ

+

ζCông thức (4.3.1) gọi là khai triển Taylor của hàm f tại điểm a. Với mọi z ∈ D cố định. Theo công thức tích phân Cauchy 1 (1) − ζf(z) =

Γ

Với ζ ∈ Γ ta có q = | z - a | / | ζ - a | < 1 suy ra khai triển ζ =

+

1 và f (2) − −ζ =

+

ζ = 1 z

=

Do hàm f liên tục nên có module bị chặn trên miền D suy ra ζ ≤ f M q

n

∃ M > 0 : ∀ ζ ∈ Γ, RTheo tiêu chuẩn Weierstrass chuỗi (2) hội tụ đều trên Γ, do đó có thể tích phân từng từ dọc theo đ−ờng cong Γ. Tích phân từng từ công thức (1) suy ra công thức (4.3.1) Hệ quả Kết hợp công thức (4.2.6) và (4.3.1) ta có 1 f

(k)

(a) (4.3.2) ∀ k ∈ ∠, c

k

= Nhận xét Theo định lý Cauchy có thể lấy Γ là đ−ờng cong bất kì đơn, kín, trơn từng khúc bao a và z, định h−ớng d−ơng và nằm gọn trong B(a, R). Thông th−ờng, chúng ta khai triển hàm f(z) trong hình tròn B(0, R) chuỗi nhận đ−ợc gọi là chuỗi Maclorinh t−ơng tự nh− hàm thực. Ví dụ ) z1z + … + z

n

z và e

-z

=

+∞

+ … =

+∞