§3.4罗朗级数
( ) ( )罗朗级数唯一的幂级数在环形域内解析函数 ??zf
定义: ( ) 级数Laurantbzc
k
k
k ?-?
¥
-¥=
它是T级数的推广
由前幂级数的形式和Able定理我们知T级数存
在一收敛圆域│z-b │<R内的和函数是一解析函
数,且在│z-b│<R内绝对收敛,在其较小的同心闭
圆│z-b│<ρ<R内一致收敛。
一、定理
罗朗级数存在一收敛环域r<│z-b │<R,在收敛
环域r<│z-b│<R内的和函数是一解析函数,且在其较
小的同心闭环域r`≤│z-b│≤R` (r<r`<R`<R)上一致
收敛。
( ) ( ) ( )??? ¥
=
-
-¥=
¥
-¥=
-+-=-
0
1
k
k
k
k
k
k
k
k
k bzcbzcbzc
( ) 内绝对收敛在对于 Rbzc
k
k
k <-?
¥
=
b-z:
0
( )解析上一致收敛且和函数在 zfb-z 1RR <¢£
( ) ( ) ÷
?
??
è
?
-==-=- ???
¥
=
-
-
¥
=
-
-
-¥
-= bz
cbzcbzc
k
k
k
k
k
k
k
k
k
1
111
xx对于
,1上绝对收敛在 r<x
()解析上一致收敛且和函数在 zf11 2rr <¢£x
( ) ,b-z::
1
绝对收敛当即 rbzc
k
k
k >-?
-
-¥= 一致收敛rr >¢3b-z
综上所述:
,Lb-z 级数绝对收敛中在公共区域 Rr <<
内一致收敛在其内较小闭环域 RRbzrr <¢£-£¢<
对于在圆域内解析的函数我们知有T展开定理,
对于在环域内的解析函数我们将证明有L展开定理。
二、Laurant展开定理
( ) 内解析,则在若 Rrzf << b-z
() ( ) Rbzrbzczf
k
k
k <-<-=?
¥
-¥=
,
( )
( )ò +-= l kk dzbz
zf
ic 12
1
p
( )RRrrbzl <¢<<¢<=- rr,:
RRbzl <¢=-:1
rrbzl >¢=-:2
内则在 Rbzr ¢<-<¢
() ( )( ) ( )( ) ú
?
ù
ê?
é
---= òò 212
1
ll
dzfdzfizf xx xxx xp
( )
( )
( )?
¥
=
+-
-=
---=-<-
-
0
11
11,1:
k
k
k
b
bz
bzbzb
bzl
xxxx
b r r¢
R
2l
1l
( )bzbzbz
bl
---=-<-
-
xx
x 11,1:
2
( )
( )
( ) ( )
( )??
¥-
-=
+
=+¥
=
+ -
-=
-
-=
-
--×--= 1 1
1
0
1
1
11
s
s
ssk
k
k
k
b
bz
bz
b
bz
bbz x
x
x
令
( ) =zf
( )
( ) ( )
( )
( ) ( ) ú?
ù
ê?
é -×
-+-×- ? ò? ò
-¥
-=
+
¥
=
+
1
1
0
1
212
1
k
k
l kk
k
l k
bzdbfbzdbfi xx xxx xp
( )
( ) ( )? ò
¥
=
+ -×-=
0
1
12
1
k
k
l k
bzdbfi xx xp
( )
( ) ( )? ò
-¥
-=
+ -×-+
1
1
22
1
k
k
l k
bzdbfi xx xp
( )?¥
-¥=
-=
k
k
k bzc
( )
( )ò +-= 2 12
1
l kk
dbfic xx xp其中
注意:
①展开中心b不一定是函数的奇点
如由例2我们将看到
() ( )( ) ( )?¥
=
- -=
--= 1
1 112
21
1
k
k
k
zzzzf
¥<< z2
其L展级数以z=0微奇点,但f(z)在z=0却是解析的,事
实上是L展开定理并未涉及f(z)在z=b是否解析的问题。
②展开系数公式
( )( )
!k
bfc k
k 1
( ) ,中总是有奇点的在 Rbzzf <-Q
( ) ( )( )不存在奇点则为若 bfzfbz k=
唯一性:设不唯一则f(z)=
( )?¥
-¥=
-=
k
k
k bzc
( )?¥
-¥=
-¢=
k
k
k bzc
三、收敛范围
( ) 则的两个相邻的奇点为和设 ,zfaa ¢
( ) babzbabzc
k
k
k -¢<-<--?
¥
-¥=
在
( ) 如中收敛包括 ,bababa =->-¢
()
( )
则
÷???è? --
=
2
31
1
zzz
zf
( )
??
?
?
?
??
?
?
í
ì
<-<÷???è? -
<-<<-<-
><<<<
?
?
?
¥
=
¥
=
¥
=
收敛在
在
收敛在
2
1
2
30:
2
3
,1121,2110:1
2
11,
2
111,10:
1
1
1
zzc
zzzc
zzzzc
k
k
k
k
k
k
k
k
k
收敛11 >-z
四、展开方法
1.直接利用展开定理(机会较少)
2.利用常用函数的T展开公式通过种种手段展开
() ( )( )21 1: --= zzzf将函数例
( ) 的邻域中展开在 01 =z
( ) 为中心展开以 02 =z
( ) 中展开在环域 11-z3 >
( ) 开在奇点的去心邻域中展4
() ( )( ) 112121 1: ---=--= zzzzzf解
( ) 1:01 <= zz 即的邻域 ××
12
?¥
=
-=--=-
01
1
1
1
k
kz
zz
?? ¥
=
+
¥
=
-=÷???è?-=
-
-=-
0
1
0 2
1
22
1
21
1
2
1
2
1
k
k
k
k
k
zzzz
() ( ) 展Tzzf
k
k
k ,112
1
1?
¥
=
--=( ) 为中心以 02 =z
23,212,11, ><<<? zzzzc
k
k
k
ooo范围最后形式
( ) 展开见 T11o
212 << zo
?? ¥
=
+
¥
=
-=÷???è?-=
-
-=-
0
1
0 2
1
22
1
21
1
2
1
2
1
k
k
k
k
k
zzzz
( ) ?? -¥
-=
=+-¥
=
+ ==
-
=-
1
1
0
1
1
11
11
1
1
s
s
sk
k
k zz
z
zz
() 展Lzzzf
k
k
k
k
k ??
-¥
-=
¥
=
+ +-=10
12
1
23 >zo
?¥
=
+=
-
=-
0
1
2
21
11
2
1
k
k
k
z
z
zz ?
¥
=
+=
-
=-
0
1
1
11
11
1
1
k
kz
z
zz
() ( ) 展Lzzf
k
k
k ,112
1
1?
¥
=
--=( )?
¥
= --
=
--
-=--=- 0 1
1
1
1
1
11
1
1
1
11
1
2
1
k
kzz
z
zzz
( )?
¥
=
+-=
0
11
1
k
kz
( ) 中展开在 11-z3 >
() ( ) 1111111121
1
1 ---+-=---= ?
¥
=
+ zzzzzzf
k
k
( ) ( ) 展Lzz k k
kk
k
k ??
¥
=
=+¥
=
+ -=-=
2
1
1
1 1
1
1
1
( )在奇点的去心邻域4
120,110 <-<<-< zz
( )以奇点为中心5
11,110 -<<-< zz
21,120 -<<-< zz