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第 1 章:目标是什么,为什么复分析能证明它
1.1 系数在复数域,根也在复数域
代数基本定理的标准表述是:若
则存在 使
。
“非常数”不可省略:常数多项式 没有根;零多项式则处处为零,次数不按上述方式定义。系数可以是任意复数,并非只允许有理数。由于
,有理系数多项式也包含在结论中,但它的根未必是有理数。例如
在
中无根,却在
中有根。
把形式变量换成复变量 后,
同时是一个复函数。代数问题于是进入复分析。
1.2 反证法的最后一跳
假设 在整个复平面都不为零,定义
它在整个复平面全纯;最高次项控制无穷远处的增长,因此 。再在有限闭圆盘上用连续性和紧致性,得到
全局有界。
Liouville 定理说:有界整函数必为常数。于是 是常数,继而
是常数,与
矛盾。第 9 章会把增长估计、有限圆盘的下界、常数不能为零这几步全部写出。
真正的分析力量集中在
是整个复平面的统一上界,而
可以任意大。一个固定的非负数被任意小的上界压住,只能等于零。
1.3 本篇的证明依赖,避免循环
原对话通过 Green 定理证明柯西定理。Green 定理需要连续偏导,因此这一路线先适用于 且全纯的函数。不能先借柯西公式推出“全纯函数自动光滑”,再拿这个结论去证明柯西公式本身。
本篇沿用并严格完成 路线。最终使用的
是分母处处非零的有理函数,直接由实坐标表达式就知道它光滑,不需要提前使用柯西公式。因此这个版本已经足够完整证明代数基本定理。
一般全纯函数无须另假设 ,也满足柯西定理与公式;去掉额外正则性条件需要柯西–古尔萨定理等论证。本篇说明这个一般结论,但不把其完整证明冒充为 Green 路线已经完成的内容。