Будем предполагать, что функция определена и однозначная в окрестности точки , кроме, возможно, самой точки .
Число называется пределом функции при , если , удовлетворяющих , выполняется неравенство . Записывают:
.
Этот факт геометрически можно истолковать так: модуль разности двух комплексных чисел дает расстояние между точками, их изображающими, когда в плоскости z приближается к точке так, что расстояние между ними стремится к нулю, а в плоскости функции w бесконечно приближается к точке . Можно дать и другое истолкование: неравенство выражает -окрестность точки (круг радиуса ), а – окрестность точки (круг радиуса ); задается, а определяется по : число есть предел функции при , если для всякой -окрестности точки , можно найти - окрестность точки , то для всех точек z этой окрестности (кроме, возможно, самой точки ) соответствующие значения будут изображаться точками -окрестности точки .
Данное определение предела функции формально ничем не отличается от определения предела функции действительного аргумента. Следовательно, все доказанные теоремы математического анализа о пределах остаются в силе для ТФКП. Однако следует отметить важное отличие в определении предела для комплексного переменного – это стремление происходит по любому пути в окрестности (и за пределами) к точке . Это весьма существенно, и в дальнейшем используется в разных ситуациях.
Функция называется непрерывной в точке , если она определена в точке и ее окрестности, и
. (2.24)
Функция называется непрерывной в области , если она непрерывна в каждой точке этой области. Очевидно, что для непрерывности функции необходимо и достаточно, чтобы были непрерывными в точке , функции u(x0,y0) и v(x0,y0).
Отметим без доказательства, что для функций, непрерывных в замкнутых областях, остаются справедливыми свойства функций вещественного переменного. Именно: каждая функция , непрерывная в замкнутой области :
1) ограничена в , т.е. , что ;
2) , где – соответственно наименьшее и наибольшее значение модуля функции.
Приращение функции есть:
, (2.25)
где – приращение аргумента.
Производная от функции формально находится так же, как это установлено в математическом анализе, а именно:
(2.26)
(понятие производной вводится для однозначной функции). Отметим, что все свойства и теоремы, аналогичные вещественному переменному, имеют место и для ТФКП. Иной смысл имеет толкование и .
Пусть существует . Расположим плоскости z и w так, чтобы действительные и мнимые оси соответственно были параллельны (рис. 2.11).
Рис. 2.11
Рассмотрим в плоскости z две точки и кривую , проходящую через них. Этим точкам в плоскости w будут соответствовать точки и кривая L. Вектору будет соответствовать вектор . Известно, что
.
Переходя к пределу, получим:
. (2.27)
Величина указывает, в каком отношении изменяются линейные размеры при отображении функцией . Согласно (2.27) величину называют коэффициентом растяжения () или сжатия () в точке при отображении области D на G, осуществляемом функцией . Обозначают =р. В этом состоит геометрический смысл .
Для установления геометрического смысла аргумента производной используем известный факт:
.
Имеем
. (2.28)
Но – угол вектора с осью ох, а – угол вектора с осью ou. Следовательно, разность между аргументами дает угол между векторами и .
Если перейти к пределу при , то секущие и будут стремиться к положению касательных и (рис. 2.11), тогда
будет равен углу между касательными и .
Поэтому любая линия (так как направление линии выбрано произвольно), проходящая через точку , поворачивается при отображении на один и тот же угол, равный аргументу производной, т.е. . В этом состоит геометрический смысл аргумента .