Особая точка аналитической функции
Осо́бая то́чка аналити́ческой фу́нкции, препятствие для аналитического продолжения элемента аналитической функции вдоль некоторого пути. Каждая аналитическая функция комплексного переменного может быть задана своим регулярным элементом, т. е. степенным рядом
представляющим эту функцию в своём круге сходимости . Если аналитическое продолжение этого элемента возможно по всем путям во все точки комплексной плоскости, включая и бесконечно удалённую точку , то функция необходимо является постоянной. Для нетривиальных аналитических функций характерно наличие препятствий для аналитического продолжения по некоторым путям, т. е. особых точек. При этом может случиться, что в одну и ту же точку комплексной плоскости продолжение по некоторым путям возможно, а по другим невозможно; в этом случае говорят, что над расположены как правильная точка, так и особая точка.
Для однозначных элементарных функций характерно наличие изолированных особых точек, т. е. таких, для которых существует окрестность, свободная от других особых точек. При этом если – изолированная особая точка и , то называется полюсом функции . Если же не существует конечного или бесконечного предела , то называется существенно особой точкой. В случае конечного предела аналитическое продолжение в точку возможно и следует положить ; в этом случае иногда называют устранимой особой точкой.
Ряд Лорана функции в окрестности изолированной особой точки
либо содержит лишь конечное число отрицательных степеней разности , если – полюс (наивысшая степень , встречающаяся в ряде Лорана, называется порядком полюса), либо содержит сколь угодно высокие степени , если – существенно особая точка. Например, для функции точка является полюсом порядка 3, а для функции
– существенно особая точка.
У многозначных аналитических функций, помимо уже описанных особых точек однозначного характера для однозначных элементов этих функций, могут встретиться изолированные особые точки многозначного характера, или точки ветвления. Точки ветвления характерны тем, что аналитическое продолжение функции по достаточно малым окружностям с центром в приводит к новым значениям , отличным от исходного. Например, точка является точкой ветвления для функций и ; при однократном обходе вокруг неё функция меняет знак, а к значению прибавляется или вычитается (в зависимости от направления обхода). Если после некоторого минимального числа обходов точки ветвления в одном и том же направлении приходят к исходному элементу, то называется точкой ветвления конечного порядка ( есть точка ветвления порядка 1 для ). Если ни при каком числе последовательных обходов нельзя возвратиться к исходному элементу, то называется логарифмической точкой ветвления или точкой ветвления бесконечного порядка (точка для функции ).
Если функция представлена степенным рядом, то на границе круга сходимости этого ряда находится по крайней мере одна особая точка функции . Может оказаться, что все граничные точки области существования однозначной аналитической функции являются для неё особыми точками. Так, например, все точки единичной окружности являются особыми для функции
а сама окружность есть естественная граница этой функции.
Для (однозначных) аналитических функций многих комплексных переменных характерно прежде всего то, что у них не могут существовать изолированные особые точки. При особые точки образуют некоторые непрерывные области.