複素関数の連続に関する補充問題


 


連続の定義


z₀w=f(z)の定義域Dに属し、が成り立つとき、f(z)z₀で連続という。


すなわち、


任意のε>0に対して、適当なδ>0を選ぶとき、


  


が成り立つとき、f(z)z₀で連続という。


z₀=x₀+y₀で連続であるとき、


  


である。


 


問題1 次の関数はz=0で連続か。


  


【解】


(1) z=x+iyとおくと、z≠0のとき


  


y=mxx>0)にそってz0に近づくとき、


  


これはmの値によって変わるので、は存在しない。


よって、z=0で不連続である。


 


(2) z≠0のとき



よって、



となり、f(z)z=0で連続である。


(解答終)


 


(2)は次のように答えてもよい。


 


【(2)の別解】


z≠0のとき、


  


よって、f(z)z=0で連続である。


(解答終)


 


 


問題2 次の関数はz=0で連続か。


  


【解】


(1) z≠0のとき、


  


したがって、f(z)z=0で連続でない。


 


(2) f(0)=0。また、z=x+iyとすると、Im(z)=y


  


よって、f(z)z=0で連続である。


 


(別解)


z≠0のとき、


  


(解答終)


 


多変数関数の場合、ε-δ論法は複雑になるのでふつう用いないけれど、やってみますか。


 


  


とすると、g(t)は狭義単調増加関数。


したがって、0<ε<1δ>0とし


  


とすると、


  


ε≧1のとき、δ=1とすると、


  


したがって、任意のε>0に対してδ>0


  


にとれば、


  


となり、f(z)z=0で連続である。


 


 


問題3 f(z)z₀で連続であるとき、z₀で連続であることを示せ。


【証明】


f(z)z₀で連続だから、任意のε>0に対して、適当なδ>0を選ぶと、


  


である。


このεに対するδを用いると、


  


したがって、z₀で連続である。


同様に、


  


したがって、z₀で連続である。


(証明終)


 


とすると、


  


また、だから、


  
とすると、だから、