Hoofdmenu openen

In de complexe analyse, een onderdeel van de wiskunde, is analytische voortzetting een techniek om het domein van de definitie van een gegeven holomorfe functie uit te breiden. Door gebruik te maken van analytische voortzetting slaagt men er vaak in om verdere waarden van een functie vast te stellen, bijvoorbeeld in een nieuw gebied, waar een weergave als een oneindige reeks in termen van zijn oorspronkelijke definitie divergeert.

De stapsgewijze voortzettingstechniek kan stuiten op moeilijkheden. Deze kunnen van topologische aard zijn, wat kan leiden tot inconsistenties (het definiëren van meer dan één waarde). De moeilijkheden kunnen ook te maken hebben met de aanwezigheid van wiskundige singulariteiten.

In het geval dat er meer dan één complexe variabele is, is het anders, aangezien singulariteiten dan geen geïsoleerde punten kunnen zijn. Onderzoek daarnaar was een belangrijke reden voor de ontwikkeling van de schoofcohomologie.

KernpuntenBewerken

 
Analytische voortzetting van een natuurlijk logaritme (imaginair deel)

Stel dat   een holomorfe functie is die is gedefinieerd op een open deelverzameling   van het complexe vlak  . Als   een grotere open deelverzameling van   is, die bovendien   bevat, en wanneer   een holomorfe functie is die zo gedefinieerd is op   dat

  voor alle  ,

dan wordt   een analytische voortzetting van   genoemd. Met andere woorden, de beperking van   naar   is de functie  , waarmee wij begonnen.

Analytische voortzettingen zijn in de volgende zin uniek dat als   het samenhangende domein van twee holomorfe functies   en   is, zodanig dat   is bevat in   en voor alle   geldt dat

 ,

dan is

 

op alle elementen van  . Dit is equivalent met de stelling dat een holomorfe functie met een samenhangend domein die nul is op een open deelverzameling van haar domein, overal nul is. Deze volgt uit de identiteitsstelling.

ToepassingenBewerken

Een veel voorkomende manier om functies in de complexe analyse te definiëren bestaat eruit de functie eerst alleen op een klein domein te definiëren om dit vervolgens met behulp van analytische voortzetting uit te breiden. In de praktijk wordt deze voortzetting vaak uitgevoerd door eerst een functionaalvergelijking op dit kleine domein vast te stellen en vervolgens met behulp van deze vergelijking dit domein uit te breiden. Voorbeelden daarvan zijn de riemann-zèta-functie en de gamma-functie.

Het begrip universele dekking is voor het eerst ontwikkeld om een natuurlijke domein voor de analytische voortzetting van een holomorfe functie te definiëren. Het idee om de maximale analytische voortzetting van een functie te vinden heeft op zijn beurt geleid tot de ontwikkeling van het idee van de riemann-oppervlakken.

Een en ander wordt veralgemeend door het idee van een kiem. De algemene theorie van de analytische voortzetting en zijn veralgemeningen staan bekend als schoventheorie.

Voorbeelden van analytische voortzettingBewerken

VierkantswortelBewerken

 
Riemannoppervlak als domein van de vierkantswortel
 
Riemannoppervlak als domein van de logaritme

Stel dat voor een holomorfe functie   geldt dat  . Dit geldt dan en slechts dan als   met  , dus   is   plus een veelvoud van  . Analytische voortzetting van   tot een domein   is daarom dan en slechts dan mogelijk als   geen contour om het punt 0 bevat. In het domein   ontbreekt dus minimaal een kromme van het punt 0 naar oneindig.

De vierkantswortel kan ook gedefinieerd worden op een riemannoppervlak dat bestaat uit twee exemplaren van het complexe vlak, die op een geschikte manier op elkaar worden aangesloten. Na een omwenteling om het punt 0 loopt de functie door op het tweede exemplaar, en na nog een omwenteling sluit dit weer aan op het eerste exemplaar. Zo wordt meerwaardigheid van de vierkantswortel voorkomen. Het illustreert tevens de potentiële meerwaardigheid van de vierkantswortel op het complexe vlak.

LogaritmeBewerken

  is een argument van  . In het domein   ontbreekt dus weer minimaal een kromme van het punt 0 naar oneindig.

 

is een machtreeks die correspondeert met de natuurlijke logaritme in de nabijheid van  . Deze machtreeks kan worden omgezet in een kiem

 

Deze kiem heeft een convergentiestraal van 1, en dus is er een schoof   die met deze kiem correspondeert. Dit is de schoof van de logaritmische functie.