定义邻域-定义1.1点的邻域指:聚点、内点、孤立点-定义1.2给定点集,及点。称为的聚点或极限点指:的任一邻域内都有的无穷多个点。若,但非的聚点,则称为的孤立点;若,又非的聚点,则称为的外点。若有一邻域全含于内,则称为的内点。若的任一邻域内,同时有属于和不属于的点,则称为的边界点。边界点的全体称为的边界。记作。开集、闭集-定义1.3若点集的每个聚点都属于,则称为闭集;若点集的点皆为内点,则称为开集。有界性-定义1.4点集称为有界集,若使有。区域-定义1.5非空开集称为区域,若是连通的,即:中任意两点可用全在中的折线连接。闭域-定义1.6区域加上它的边界称为闭域,记为:。约当曲线-定义1.7设是实变数的两个实函数,在闭区间上连续,则由方程所决定的点集,称为复平面上的一条连续曲线。上式称为的参数方程分别称为的起点和终点。单连通区域-定义1.8设为复平面上的区域,若在内无论怎样划简单闭曲线,其内部仍全含于,则称为单连通区域;非单连通区域称为多连通区域。复变函数-定义1.9设为一复数集,若对内每一复数,有唯一确定的复数与之对应,则称在上确定了一个单值函数。若对内每一复数,有几个或无穷多个与之对应,则称在上确定了一个多值函数。复变函数的极限-定义1.10设,为的聚点。若存在一复数,使,,只要,就有则称沿于有极限,并记为。连续函数-定义1.11设子点集上有定义,为的聚点,且。若即对任给的,,只要,,就有则称沿于连续。复球面复平面加上点后称为扩充复平面,与它对应的就是整个球面,称为复球面。无穷远点考虑平面上一个以原点为心的圆周,在球面上对应的也是一个圆周。当圆周的半径越大时,圆周就越趋北极。北极可以看成是与平面上的一个模为无穷大的假想点相对应,这个假想点称为无穷远点,并记为。主要定理约当定理-定理1.1任一简单闭曲线将平面唯一地划分成三个点集且满足(1)彼此不交(2)是一个有界区域(称为的内部)(3)是一个无界区域(称为的外部)(4)若简单折线的两个端点分属,则必与有交点。极限的计算定理-定理1.2设函数于点集上有定义,,则的充要条件是连续函数定理-定理1.3设函数于点集上有定义,,则沿在点连续的充要条件是:二元实变函数,沿于点连续。一致连续定理-定理1.4设函数在有界闭集上连续,则(1)在上有界,即,使。(2)在上有最大值与最小值。(3)在上一致连续。即,使对上满足的任意两点及,均有定义复变函数的导数-定义2.1设函数在点的某邻域内有定义,考虑比值若当(或)时,上面比值的极限存在,则称此极限为函数在点的导数,记为。即。(2.1)此时称在点可导。解析函数-定义2.2如果函数在区域内可微,则称微区域内的解析函数,或称在区域内解析。奇点-定义2.3若在点不解析,但在的任一邻域内总有的解析点,则称为的奇点。复指数函数-定义2.4对于任何复数规定复指数函数为。易知,复指数函数有下列性质:(1)它是实指数函数的自然推广(2)。(3)在平面上处处解析,且。(4)加法定理成立,即。(5)是以为基本周期的周期函数。(6)极限不存在。三角函数-定义2.5称分别为复数的正弦函数和余弦函数。复正弦函数和余弦函数有以下性质:(1)它们是实函数情形的推广(2)均处处解析,且。事实上,同理,可证另一个。(3)是奇函数,是偶函数;且遵从通常的三角恒等式,如(4)均以为周期(5)的零点为的零点为(6)不再是有界函数。正切、余切-定义2.6称分别为的正切、余切、正割与余割函数。这四个函数在其分母不为零的点处解析且双曲函数-定义2.7规定并分别称为的双曲正弦、双曲余弦、双曲正切、双曲余切、双曲正割及双曲余割函数。根式函数-定义2.8规定根式函数为幂函数的反函数。对数函数-定义2.9规定对数函数是指数函数的反函数。即若则复数称为复数的对数,记为。主要定理可微的必要条件-定理2.1(可微的必要条件)设是定义在区域上的函数;且在内一点可微,则必有:偏导数在点存在;且满足柯西-黎曼条件,即可微的充要条件-定理2.2(可微的充要条件)设是定义在区域上的函数。则在内一点可微的充要条件是:(1)在点可微;(2)在点满足柯西-黎曼条件。此时,有:(2.7)定义复积分-定义3.1设有向曲线:以为起点,为终点,沿有定义,顺着从到的方向在上取分点:把曲线分成若干个弧段(图3.1*9)。在从到的每一弧段上任意取一点。作成和数其中当分点无限增多,而这些弧段长度的最大值趋于零时,如果和数的极限存在且等于,则称沿(从到)的可积,而称为沿(从到)的积分,并以记号表示称为积分路径。表示沿的正方向的积分,表示沿的负方向的积分。不定积分-定义3.2在区域内,如果连续,则称合条件的函数的一个不定积分或原函数。复围线-定义3.3考虑条围线其中中每一条都在其余各条的外部,而它们又全都在的内部。在的内部同时又在外部的点集构成一个有界的多连通区域,以为它的边界。在这种情况下,我们称区域的边界是一条复围线,它包括取正方向的,以及取负方向的换句话说,假如观察者沿复围线的正方向绕行时,区域的点总在它的左手边(图3.10是的情形)。调和函数-定义3.5如果二元实函数在区域内有二阶连续偏导数,且满足拉普拉斯方程,则称为区域内的调和函数。共轭调和函数-定义3.6在区域内满足条件,的两个调和函数中,称为在区域内的共轭调和函数。(虚部是实部)主要定理积分估值定理-定理3.2(积分估值)若沿曲线,连续,且有正数使,为之长,则证由不等式,取极限即得证。柯西积分定理-定理3.3设在平面上的单连通区域内解析,为内任一条围线,则要证明这个定理是比较困难的。牛顿-莱布尼兹公式-定理3.8在定理3.6或定理3.7的条件下,如果是在单连通区域内的任意一个原函数,则。复围线的柯西积分定理-定理3.10设是由复围线所围成的有界多连通区域,在内解析,在上连续,则或写成(等号是加号),或写成。柯西积分公式-定理3.11设区域的边界是围线(或复围线),在内解析,在上连续,则有(3.2)这就是柯西积分公式。它是解析函数的积分表达式,因而是今后我们研究解析函数的重要工具。平均值定理-定理3.12如果函数内解析,在闭圆上连续,则即在圆心的值等于它在圆周上的值的算术平均数。证设表圆周,则或由此,根据柯西积分公式。无穷可微性定理-定理3.13在定理3.11的条件下,函数在区域内有各阶导数,并且有(3.5)解析函数的第二判据-定理3.15函数在区域内解析的充分必要条件是(1)在内连续;(2)在内满足条件。刘维尔定理-定理3.16刘维尔定理有界整函数必为常数。摩勒拉定理-定理3.17若函数在单连通区域内连续,且对内的任一围线,有,则在内解析,解析函数的第三判据-定理3.18在区域内解析的充要条件是:(1)在内连续;(2)对任一围线,只要及其内部全含于内,就有。定义复数及级数-定义4.1对于复数项的无穷级数,(4.1)命(部分和)。若复数列以有限复数为极限,即若,则称复数项无穷级数(4.1)收敛于,且称为级数(4.1)的和,写成;若复数列无有限极限,则称级数(4.1)为发散。绝对收敛、条件收敛-定义4.2若级数收敛,则原级数称为绝对收敛;非绝对收敛的收敛级数,称为条件收敛。复函数项级数-定义4.3设复变函数项级数(4.2)的各项均在点集上有定义,且在上存在一个函数,对于上的每一个点,级数(4.2)均收敛于,则称为级数(4.2)的和函数,记为。一致收敛-定义4.4对于级数(4.2),如果在点集上有一个函数,使对任意给定的,存在正整数,当时,对一切的均有,则称级数(4.2)在上一致收敛于。内闭一致收敛-定义4.5设函数定义于区域内,若级数(4.2)在内任一有界闭集上一致收敛,则称此级数在内内闭一致收敛。泰勒级数-定义4.6定理中的级数称为在点的泰勒展式,(4.4)称为其泰勒系数。零点-定义4.7设在解析区域内一点的值为零,则称为解析函数的零点。主要定理复级数收敛的判据-定理4.1设,及为实数,则复数级(4.1)收敛于的充要条件为:实级数及分别收敛于及。柯西收敛准则-定理4.2(柯西收敛准则)复数级(4.1)收敛的充要条件为:对任给,存在正整数,当且为任何正整数时。收敛的充分条件-定理4.3复数级(4.1)收敛的一个充分条件为级数收敛。柯西一致收敛准则-定理4.4(柯西一致收敛准则)级数(4.2)在点集上一致收敛于某函数的充要条件是:任给,存在正整数,使当时,对一切,均有。优级数准则-定理4.5(优级数准则)若存在正数列,使对一切,有,而且正项级数收敛,则复函数项级数在集上绝对收敛且一致收敛。级数连续定理-定理4.6设级数的各项在点集上连续,且一致收敛于,则和函数也在上连续。逐项积分定理-定理4.7设级数的各项在曲线上连续,并且在上一致收敛于,则沿可以逐项积分:内闭一致收敛判据-定理4.8级数(4.2)在圆内闭一致收敛的充要条件为:对任意正数,只要,级数(4.2)在闭圆上一致收敛。维尔斯特拉斯定理-定理4.9设(1)在区域内解析,(2)在内内闭一致收敛于函数:,则(1)在区域内解析。(2)。阿贝尔(Abel)定理-定理4.10如果幂级数(4.3)在某点收敛,则它必在圆(即以为心,圆周通过的圆)内绝对收敛且内闭一致收敛。收敛半径的计算公式-定理4.12如果幂级数的系数合于,(达朗贝尔(D’Alembert)或,(柯西)或,(柯西-阿达玛)则幂级数的收敛半径幂级数和的解析性-定理4.13(1)幂级数的和函数在起收敛圆内解析。(2)在内,幂级数(4.4)可以逐项求导至任意阶,即。(3)泰勒公式-定理4.14(泰勒定理)设在区域内解析,,只要含于,则在内能展成幂级数,其中系数。(4.4)且展式是唯一的。解析函数的第四判据-定理4.15在区域内解析的充要条件为:在内任一点的邻域内可展成的幂级数,即泰勒级数。收敛圆周上的性质-定理4.16如果幂级数的收敛半径,且则在收敛圆周上至少有一奇点,即不可能有这样的函数存在,它在内与恒等,而在上处处解析。m级零点的判据-定理4.17不恒为零的解析函数以为级零点的充要条件为:,其中在点的邻域内解析,且。零点的孤立性-定理4.18如在内的解析函数不恒为零,为其零点,则必有的一个邻域,使得在其中无异于的零点。(简单说来就是:不恒为零的解析函数的零点必是孤立的。)唯一性定理-定理4.20(唯一性定理)设(1)函数和在区域内解析;(2)内有一个收敛于的点列,在其上和等值,则和在内恒等。最大模原理-定理4.23(最大模原理)设在区域内解析,则在内任何点都不能达到最大值,除非在内恒等于常数。定义罗朗级数-定义5.1(5.2)称为在点的罗朗展式,(5.3)称为其罗朗系数,而(5.2)右边的级数则称为罗朗级数。孤立奇点-定义5.2若在奇点的某一去心邻域内解析,则称为的一个孤立奇点。若为的一个孤立奇点,则必存在函数,使在的去心邻域内可展成罗朗级数。可去奇点、极点、本性奇点-定义5.3设是的孤立奇点,(1)若主要部分为0,则称是的可去奇点。(2)若主要部分为有限多项,则称是的极点,此时主要部分的系数必满足,,此处称为极点的级,亦称为级极点。(3)若主要部分有无限多项,则称是的本性奇点。无穷远点的孤立奇点性-定义5.4设函数在无穷远点(去心)邻域内解析,则称为的一个孤立奇点。主要定理双边幂级数的解析性-定理5.1设双边幂级数的收敛圆环为则(1)(5.1)在内绝对收敛且内闭一致收敛于(2)在内解析(3)级数在内可逐项求导任意次。罗朗定理-定理5.2(罗朗定理)在圆环内解析的函数必可展开成双边幂函数(5.2)其中(5.3)且展式唯一。可去奇点判据-定理5.3设为的孤立奇点,则下述等价:(1)在的主要部分为0;(2)(3)在点的某去心邻域内有界。极点判据-定理5.4若以点为孤立奇点,则下述等价(1)是级极点,即主要部分为(2)在点的去心邻域内有且解析且(3)以为级零点。本性奇点判据-定理5.6的孤立奇点为本性奇点的充分必要条件是即不存在。毕卡定理-定理5.8若为的本性奇点,则对任意数(可以是),都有一个收敛于的点列,使定义残数-定义6.1设以为孤立奇点,即在的去心邻域内