第七章 调和函数
讨论解析函数就是讨论一对共轭的调和函数,但调和函数本身也是一个重要的研究课题.通过解析函数来研究调和函数的一些性质,处理起来比实分析方法要简单些.也有些调和函数的性质不能用解析函数来处理,正是这些性质使调和函数反过来成为研究解析函数的工具.如利用调和函数可解边界值问题,我们能构造多连通区域的保角映射函数,使其边界预先满足某种对应,然后通过辐角原理论证内部也满足某种对应.具体构造映射函数已超出基础课的要求,这一章我们只讨论调和函数的性质.
1.1 调和微分与共轭调和微分
先回顾一下关于调和函数的定义与性质.
定义1 若区域D内的实函数u(z)=u(x,y)在D内二次连续可微,且满足Laplace方程:
alt则称u(z)为D内的调和函数 .
若D内定义的复函数f(z)=u(z)+iv(z),其实部与虚部为D内的调和函数,则称f(z)为复调和函数 .若u1 (z),u2 (z)是D内调和函数,c为实常数,则u1 (z)±u2 (z),cu1 (z)也是D内的调和函数.
引理1 若u(ζ)是区域Ω内的调和函数,f(z)是区域D内的解析函数,且f(D)⊂Ω,则函数u[f(z)]是D内的调和函数.
证明 由复合函数求导公式得