在
复分析中,一个函数的本性奇点(Essential Singularity)又称本质奇点,是奇点中的“严谨”的一类。
如果函数 在其
孤立奇点b的一个
去心邻域内展开成
洛朗级数,其中含有无穷多个(z-b)的负幂项,则称b点为 的本性奇点。这与前面的定义是一致的,因为如果 时函数 在b点邻域内展成的洛朗级数含有有限个(z-b)的负幂次项,那么,若 在b点的洛朗展开式含有无穷多个(z-b)的负幂次项,则极限 必然不存在,而这正是前面给出的本性奇点定义。例如,函数 ,当z=0时其值不确定,而在z=0的邻域内解析,所以z=0是 的孤立奇点。它展开成幂级数为
定理1(
维尔斯特拉斯定理) :设 为函数 的孤立奇点,则 为 的本性奇点的
充分必要条件是:对于任何复数A(包括无穷),一定存在收敛于 的序列 ,使得 .
(1)若 ,我们要证明存在一个收敛于 的序列 ,使得 .事实上,因为 是 的本性奇点,所以 在 的邻环内无界。也就是说,对于任意正整数n,都可以找到点 满足 ,使得 .于是,有一个趋于 的序列{%),使
(2)若A是任意有限复数.如果在 点的任意小的邻环内均存在z点,使得 ,则显然有一个趋于 的序列 ,使 .如果存在 的一个邻环,在其中.则函数在这个邻环内解析,并且可以证明是的本性奇点.事实上,如果是的可去奇点或
极点,则当时趋于有限数或无穷大.从而,当时趋于有限数,与为的本性奇点的假设矛盾.于是,根据(1)的证明,必存在趋于的序列,使得.因此,.定理证毕。