Kurs:Funktionentheorie/Harmonische Funktion

Definition

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Sei   offen, eine Funktion   heißt harmonisch, wenn sie zweimal differenzierbar ist und

 

gilt.

Der Realteil einer holomorphen Funktion ist harmonisch, wie aus den Cauchy-Riemann-Differentialgleichungen folgt, interessanterweise gilt auch die Umkehrung, d. h. jede harmonische Funktion ist Realteil einer holomorphen Funktion.

Zusammenhang mit holomorphen Funktionen

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Sei   einfach zusammenhängend. Für   sind äquivalent:

  1.  
  2. Es gibt ein  , so dass   holomorph ist.

2.   1. Nach den Cauchy-Riemann-Differentialgleichungen gilt:

 

1.   2. Betrachte die Funktion  . Nach den Cauchy-Riemann-Differentialgleichungen ist   holomorph. Da   einfach zusammenhängend ist, gibt es eine Stammfunktion   von  , wir dürfen (durch Addition einer Konstante) annehmen, dass   für ein   gilt. Schreibe  . Es ist

 

also ist   konstant. Wegen   ist   und   leistet das Gewünschte.