
【計】 complex power series
complex number; plural; pluralism; plurality
【計】 complex number
【經】 complex number
【計】 power series; series of powers
【化】 power series
複數幂級數是複變函數理論中的核心概念,指以複數變量( z )為中心的無限級數形式,通常表達為: $$ sum_{n=0}^{infty} a_n (z - z_0)^n $$ 其中( a_n )為複系數,( z_0 )為展開中心點。其數學本質是通過多項式項的無限疊加逼近複平面内的解析函數,收斂域為以( z_0 )為中心的某個開圓盤(收斂圓),半徑由柯西-阿達馬公式确定。
關鍵特性與定義:
收斂半徑公式
根據複分析理論,收斂半徑( R )可通過根值法計算: $$ R = frac{1}{limsup_{n to infty} sqrt[n]{|a_n|}} $$ 該公式由柯西提出,揭示了系數衰減速率與級數收斂範圍的關系。
解析函數的等價性
魏爾斯特拉斯定理指出:在收斂圓内,複數幂級數定義的函數是解析的,且任意解析函數均可局部展開為幂級數形式。這一特性奠定了複分析中函數研究的統一框架。
典型應用示例
指數函數( e^z = sum_{n=0}^{infty} frac{z^n}{n!} )在複平面上處處收斂,展示了幂級數在全純函數表示中的普適性。三角函數與對數函數也可通過類似展開式在特定區域定義。
學科關聯性:
在工程數學中,複數幂級數被廣泛應用于信號處理的Z變換理論,以及電磁場分析的解析延拓方法。其收斂特性直接影響着系統穩定性判據的建立。
複數幂級數是複分析中的核心概念之一,其形式為:
$$ sum_{n=0}^{infty} a_n (z - z_0)^n $$
其中:
收斂性
解析性 幂級數在其收斂圓内定義的函數是解析函數,具有:
典型展開式
該理論為研究解析函數提供了強有力的工具,其收斂特性通過柯西積分公式與複積分深度關聯,體現了複分析中局部性質決定整體行為的核心思想。
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