באנליזה מרוכבת, קוטב הוא סוג של נקודת סינגולריות שבה ערך הפונקציה גדל עד כדי אינסוף. סינגולריות היא נקודה שבה הפונקציה לא מוגדרת או מתנהגת בצורה מיוחדת.
נקודה z0 נקראת קוטב של פונקציה מרוכבת f(z) אם f אנליטית (ניתנת לפיתוח לטור חזקות) בסביבה מנוקבת של z0, ויש גבול lim_{z->z0} f(z)=∞.
המספר n הקטן ביותר שמקיים שהגבול lim_{z->z0} (z-z0)^n f(z) קיים וסופי שונה מאפס נקרא סדר הקוטב. לקוטב מסדר 1 קוראים קוטב פשוט. בשארית (residue) של קוטב פשוט מחשבים את הגבול Res_{z0}f = lim_{z->z0} (z-z0) f(z).
סביב קוטב מסדר סופי ניתן לפתח את f לטור לורן (פיתוח שמכיל גם חזקות שליליות). הפיתוח מתחיל ב-(z-z0)^{-n}:
f(z)=sum_{k=-n}^{∞} c_k (z-z0)^k .
הכפלות (z-z0)^k f(z) מתנהגות כך: אם k
n הגבול הוא 0.
- f(z)=1/z^n: קיים קוטב מסדר n ב-z=0.
- f(z)=1/(1-\cos z): בקירוב לפי טור טיילור של cos זוהי חזקת z^2, לכן הקוטב ב-z=0 הוא מסדר 2.
- f(z)=e^{1/z}: בנקודה z=0 זו סינגולריות עיקרית, לא קוטב.
כשמרחיבים את המישור המרוכב ונוספת נקודת האינסוף, z=∞ היא קוטב של f בדיוק כשהנקודה z=0 היא קוטב של f(1/z), והסדר נשמר.
פונקציה מרומורפית היא פונקציה מרוכבת שכל סינגולריות שלה הן קטבים.
קוטב הוא מקום שבו פונקציה מרוכבת הולכת לאינסוף. פונקציה מרוכבת היא פונקציה שמקבלת מספרים עם חלק מדומה.
אם בקרבת נקודה z0 הפונקציה מתנהגת טוב אבל בערך של z0 היא שואפת לאינסוף, זו נקראת נקודת קוטב. אנליטית פירושו שאפשר לכתוב את הפונקציה כסדרה של חזקות קרובה לנקודה.
סדר הקוטב הוא מספר n הקטן ביותר שעושה את (z-z0)^n f(z) סופי ולא אפס.
לקוטב מסדר 1 קוראים קוטב פשוט. בשארית של קוטב פשוט מחשבים את המספר שמקבלים מ-(z-z0)f(z) כשמתקרבים לנקודה.
סביב קוטב מסדר n הפונקציה ניתנת לכתיבה כסדרה שמתחילה ב-(z-z0)^{-n}. אם מכפילים ב-(z-z0)^k אז:
- אם k
- אם k=n מקבלים את מקדם החזקה השלילית.
- אם k>n מקבלים 0.
- 1/z^n יש קוטב מסדר n ב-0.
- 1/(1-
cos z) יש קוטב מסדר 2 ב-0, בגלל טור טיילור של cos.
- e^{1/z} ב-0 יש סינגולריות עיקרית, לא קוטב.
פונקציה מרומורפית היא פונקציה שכל הסינגולריות שלה הן קטבים.
תגובות גולשים