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09.05.2013 Views

Capítulo 2 Funciones de Variable Compleja 2.1. Funciones analíticas Definición 3 Sea f : Ω → C una función definida en un abierto en el plano y z0 ∈ Ω. Se dice que f(z) es derivable en z0 (u holomorfa o analítica) si existe el límite: f ′ f(z) − f(z0) (z0) = lím z→z0 z − z0 Observación 4 Una función f se dice analítica en un abierto Ω si es analítica en cada punto de Ω. Observación 5 Es fácil ver que si f es holomorfa en z0 entonces f es continua en z0. Ejemplo 6 1) f(z) = z. f es holomorfa en C y f ′ (z) = 1. 2) g(z) = z n , n entero positivo. Calculamos el cuociente g(z) − g(z0) z − z0 = zn − z n o z − z0 = z n−1 + z n−2 zo + ... + z n−1 o Tomando el límite z → z0, obtenemos g ′ (z0) = nz n−1 o 3) Sea h(z) = z, Vamos a ver que no es derivable en z0 = 0. Queremos ver si existe o no z lím z→0 z Si el límite existe, debe ser el mismo, no importa como nos aproximamos a 0. t Para z ∈ R, z = t, tenemos lím = 1. t→0 t −it Para z imaginario, z = it, tenemos límt→0 = −1. it Por lo tanto h no es analítica en z = 0. 6

2.1. FUNCIONES ANALÍTICAS 7 Ejercicio 7 Demuestre que f(z) = |z| 2 es derivable sólo en z0 = 0. Teorema 8 Si f y g son derivables, entonces: 1) (f + g) ′ = f ′ + g ′ 2) (fg) ′ = f ′ g + fg ′ ′ 1 3) g f 4) g ′ = −g′ cuando g = 0 g2 = f ′ g − fg ′ g 2 Demostración. 1) Tenemos cuando g = 0 (f + g)(z) − (f + g)(z0) z − z0 = f(z) − f(z0) z − z0 + g(z) − g(z0) z − z0 Si tomamos el límite para z → z0 obtenemos la fórmula. 2) (fg)(z) − (fg)(z0) = z − z0 f(z) − f(z0) g(z) − g(z0) g(z) + f(z0) z − z0 z − z0 Tomamos el límite para z → z0 y usamos el hecho de que g es continua en z0, obteniendo f ′ (z0)g(z0) + f(z0)g ′ (z0) 3) Usando 2) Luego, 4) 0 = g 1 ′ ′ 1 = g + g g g ′ 1 = g −g′ g2 ′ 1 g ′ f = f g 1 ′ ′ 1 −g′ = f + f g g g2 = f ′ g − fg ′ g2 Corolario 9 Toda función racional r(z) = anz n + ... + a0 bmz m + ... + b0 es derivable en el abierto Ω = {z : bmzm + ... + b0} . En particular, la función 1 es derivable en z C\{0}.

2.1. FUNCIONES ANALÍTICAS 7<br />

Ejercicio 7 Demuestre que f(z) = |z| 2 es <strong>de</strong>rivable sólo en z0 = 0.<br />

Teorema 8 Si f y g son <strong>de</strong>rivables, entonces:<br />

1) (f + g) ′ = f ′ + g ′<br />

2) (fg) ′ = f ′ g + fg ′<br />

′<br />

<br />

1<br />

3)<br />

g<br />

<br />

f<br />

4)<br />

g<br />

′<br />

= −g′<br />

cuando g = 0<br />

g2 = f ′ g − fg ′<br />

g 2<br />

Demostración.<br />

1) Tenemos<br />

cuando g = 0<br />

(f + g)(z) − (f + g)(z0)<br />

z − z0<br />

= f(z) − f(z0)<br />

z − z0<br />

+ g(z) − g(z0)<br />

z − z0<br />

Si tomamos el límite para z → z0 obtenemos la fórmula.<br />

2)<br />

(fg)(z) − (fg)(z0)<br />

=<br />

z − z0<br />

f(z) − f(z0)<br />

g(z) − g(z0)<br />

g(z) + f(z0)<br />

z − z0<br />

z − z0<br />

Tomamos el límite para z → z0 y usamos el hecho <strong>de</strong> que g es continua en z0,<br />

obteniendo<br />

f ′ (z0)g(z0) + f(z0)g ′ (z0)<br />

3) Usando 2)<br />

Luego,<br />

4)<br />

0 =<br />

<br />

g 1<br />

′<br />

′ 1<br />

= g + g<br />

g g<br />

′<br />

1<br />

=<br />

g<br />

−g′<br />

g2 ′<br />

1<br />

g<br />

′ <br />

f<br />

= f<br />

g<br />

1<br />

′<br />

′ 1 −g′<br />

= f + f<br />

g g g2 = f ′ g − fg ′<br />

g2 Corolario 9 Toda función racional r(z) = anz n + ... + a0<br />

bmz m + ... + b0<br />

es <strong>de</strong>rivable en el<br />

abierto Ω = {z : bmzm + ... + b0} . En particular, la función 1<br />

es <strong>de</strong>rivable en<br />

z<br />

C\{0}.

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