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10 CAPÍTULO 2. FUNCIONES DE VARIABLE COMPLEJA Observar que cuando t → 0 y u(z0 + t) − u(z0) t u(z0 + it) − u(z0) t Reemplazando, obtenemos Luego y = u(x0 + t, y0) − u(x0, y0) t = u(x0, y0 + t) − u(x0, y0) t ∂u ∂x (z0) + i ∂v ∂x (z0) = 1 i ∂u ∂x − ∂v ∂x (⇐) Como f es diferenciable, existe ⎛ tal que ⎜ Df(x0, y0) = ⎜ ⎝ ∂u ∂y (z0) + i ∂v ∂y (z0) . = ∂v ∂y = ∂u ∂y . ∂u ∂u (z0) ∂x ∂y (z0) ∂v ∂v (z0) ∂x ∂y (z0) x − x0 f(x, y) = f(x0, y0) + Df(x0, y0) y − y0 o equivalentemente Por hipótesis ⎞ ⎟ ⎠ −→ ∂u ∂x (x0, y0) −→ ∂u ∂y (x0, y0). + e(x − x0, y − y0), u(x, y) + iv(x, y) = u(x0, y0) + iv(x0, y0) + ∂u ∂x (x0, y0)(x − x0) + ∂u ∂y (x0, y0)(y − y0) ∂v + i ∂x (x0, y0)(x − x0) + ∂v ∂y (x0, y0)(y − y0) + e1(x − x0, y − y0) + ie2(x − x0, y − y0). f(z) − f(z0) = ∂u ∂x (z0)(x − x0) + ∂u ∂y (z0)(y − y0) +i − ∂u ∂y (z0)(x − x0) + ∂u ∂x (z0)(y − y0) + e(x − x0, y − y0)

2.1. FUNCIONES ANALÍTICAS 11 ⇔ f(z) − f(z0) = ∂u ∂x (z0)(z − z0) − i ∂u ∂y (z0)(z − z0) + e(x − x0, y − y0) Entonces f(z) − f(z0) z − z0 = ∂u ∂x (z0) − i ∂u ∂y (z0) + e(x − x0, y − y0) z − z0 Tomamos el límite cuando z → z0, y nos queda f(z) − f(z0) lím z→z0 z − z0 e(x − x0, y − y0) Ya que lím z→z0 z − z0 demostración. Observación 16 = ∂u ∂x (z0) − i ∂u e(x − x0, y − y0) + lím ∂y z→z0 z − z0 = 0, se obtiene que existe f ′ (z0) lo cual concluye la De la demostración del teorema anterior, tenemos que f ′ (z0) = ∂u ∂x (z0) − i ∂u ∂y (z0) = ∂v i − i∂v ∂x ∂y Otra expresión para f ′ (z) es la siguiente: Ya que f(z) = u(z) + iv(z), entonces Haciendo (2.1)-i(2.2), se obtiene finalmente ∂f ∂x (z) − i∂f ∂y ∂f ∂u (z) = (z) + i∂v (z) ∂x ∂x ∂x (2.1) ∂f ∂u (z) = (z) + i∂v (z) ∂y ∂y ∂y (2.2) ∂u ∂v (z) = (z) − i∂u (z) + i∂v (z) + ∂x ∂y ∂x ∂y (z) f ′ (z) = 1 ∂f (z) − i∂f 2 ∂x ∂y (z) Ejercicio 17 1) Pruebe que en coordenadas polares, las ecuaciones de Cauchy- Riemann se escriben como ∂u ∂v ∂v ∂u = −r y = r ∂θ ∂r ∂θ ∂r . 2) Pruebe que en notación compleja las ecuaciones de Cauchy-Riemann se escriben como ∂f = 0. ∂z

2.1. FUNCIONES ANALÍTICAS 11<br />

⇔ f(z) − f(z0) = ∂u<br />

∂x (z0)(z − z0) − i ∂u<br />

∂y (z0)(z − z0) + e(x − x0, y − y0)<br />

Entonces<br />

f(z) − f(z0)<br />

z − z0<br />

= ∂u<br />

∂x (z0) − i ∂u<br />

∂y (z0) + e(x − x0, y − y0)<br />

z − z0<br />

Tomamos el límite cuando z → z0, y nos queda<br />

f(z) − f(z0)<br />

lím<br />

z→z0 z − z0<br />

e(x − x0, y − y0)<br />

Ya que lím<br />

z→z0 z − z0<br />

<strong>de</strong>mostración.<br />

Observación 16<br />

= ∂u<br />

∂x (z0) − i ∂u e(x − x0, y − y0)<br />

+ lím<br />

∂y z→z0 z − z0<br />

= 0, se obtiene que existe f ′ (z0) lo cual concluye la<br />

De la <strong>de</strong>mostración <strong>de</strong>l teorema anterior, tenemos que<br />

f ′ (z0) = ∂u<br />

∂x (z0) − i ∂u<br />

∂y (z0)<br />

=<br />

<br />

∂v<br />

i − i∂v<br />

∂x ∂y<br />

Otra expresión para f ′ (z) es la siguiente: Ya que f(z) = u(z) + iv(z), entonces<br />

Haciendo (2.1)-i(2.2), se obtiene finalmente<br />

∂f<br />

∂x<br />

(z) − i∂f<br />

∂y<br />

∂f ∂u<br />

(z) = (z) + i∂v (z)<br />

∂x ∂x ∂x<br />

(2.1)<br />

∂f ∂u<br />

(z) = (z) + i∂v (z)<br />

∂y ∂y ∂y<br />

(2.2)<br />

∂u<br />

∂v<br />

(z) = (z) − i∂u (z) + i∂v (z) +<br />

∂x ∂y ∂x ∂y (z)<br />

f ′ (z) = 1<br />

<br />

∂f<br />

(z) − i∂f<br />

2 ∂x ∂y (z)<br />

<br />

Ejercicio 17 1) Pruebe que en coor<strong>de</strong>nadas polares, las ecuaciones <strong>de</strong> Cauchy-<br />

Riemann se escriben como ∂u ∂v ∂v ∂u<br />

= −r y = r<br />

∂θ ∂r ∂θ ∂r .<br />

2) Pruebe que en notación compleja las ecuaciones <strong>de</strong> Cauchy-Riemann se<br />

escriben como ∂f<br />

= 0.<br />

∂z

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