复变函数总结完整版.docx
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复变函数总结完整版
第一章复数
1=-1欧拉公式z=x+iy
实部Rez虚部Imz
2运算①
②
③
④
⑤共轭复数
共轭技巧
运算律P1页
3代数,几何表示
z与平面点一一对应,与向量一一对应
辐角当z≠0时,向量z和x轴正向之间的夹角θ,记作θ=Argz=k=±1±2±3…
把位于-π<≤π的叫做Argz辐角主值记作=
4如何寻找argz
例:
z=1-i
z=i
z=1+i
z=-1π
5极坐标:
,
利用欧拉公式
可得到
6高次幂及n次方
凡是满足方程的ω值称为z的n次方根,记作
即
第二章解析函数
1极限
2函数极限
1复变函数
对于任一都有与其对应
注:
与实际情况相比,定义域,值域变化
例
②称当时以A为极限
☆当时,连续
例1证明在每一点都连续
证:
所以在每一点都连续
3导数
例2时有
证:
对有所以
例3证明不可导
解:
令
当时,不存在,所以不可导。
定理:
在处可导u,v在处可微,且满足C-R条件且
例4证明不可导
解:
其中u,v关于x,y可微
不满足C-R条件所以在每一点都不可导
例5
解:
不满足C-R条件所以在每一点都不可导
例6:
解:
其中
根据C-R条件可得
所以该函数在处可导
4解析
若在的一个邻域内都可导,此时称在处解析。
用C-R条件必须明确u,v
四则运算
☆
例:
证明
解:
则
任一点处满足C-R条件
所以处处解析
练习:
求下列函数的导数
解:
所以
根据C-R方程可得
所以当时存在导数且导数为0,其它点不存在导数。
初等函数
Ⅰ常数
Ⅱ指数函数
①定义域②③④
Ⅲ对数函数称满足的叫做的对数函数,记作
分类:
类比的求法(经验)
目标:
寻找幅角主值
可用:
过程:
所以
例:
求的值
Ⅳ幂函数对于任意复数,当时
例1:
求的值
解:
例2:
求
Ⅴ三角函数
定义:
对于任意复数,由关系式可得的余弦函数和正弦函数
例:
求
解:
第三章复变函数的积分
1复积分
定理3.1设C是复平面上的逐段光滑曲线在C上连续,则在C上可积,且有
注:
①C是线②方式跟一元一样
方法一:
思路:
复数→实化
把函数与微分相乘,可得
方法二:
参数方程法☆核心:
把C参数
C:
例:
求①C:
0→的直线段②;
解:
①C:
②
★结果不一样
2柯西积分定理
例:
C:
以a为圆心,ρ为半径的圆,方向:
逆时针
解:
C:
☆积分与路径无关:
①单联通②处处解析
例:
求,其中C是连接O到点的摆线:
解:
已知,直线段L与C构成一条闭曲线。
因在全平面上解析,
则
即
把函数沿曲线C的积分化为沿着直线段L上的积分。
由于
故
★关键:
①恰当参数②合适准确带入z
3不定积分
定义3.2设函数在区域D内连续,若D内的一个函数满足条件
定理3.7若可用上式,则
例:
计算
解:
练习:
计算
解:
4柯西积分公式
定理处处解析在简单闭曲线C所围成的区域内则
例1:
解:
例2:
解:
例3:
解:
注:
①C:
②一次分式
③找到在D内处处解析
例4:
解:
5解析函数的高阶导数
公式:
n=1,2……
应用要点:
①
②
③精准分离
例:
6调和函数
若满足则称叫做D内的调和函数
若在D内解析
所以
把称为共轭调和函数
第四章级数理论
1复数到距离
谈极限对若有使得
此时为的极限点记作或
推广:
对一个度量空间都可谈极限
2极限的性质
3
4级数问题
部分和数列
若则收敛,反之则发散。
性质:
1若都收敛,则收敛
2若一个收敛,一个发散,可推出发散
3
若绝对收敛
若但收敛,为条件收敛
等比级数:
时收敛,其他发散
幂级数
则
求收敛域
例:
求的收敛半径及收敛圆
解:
因为所以级数的收敛半径为R=1,收敛圆为
泰勒级数
泰勒定理:
设函数在圆K:
内解析,则在K内可以展成幂级数
其中,,(n=0,1,2……),且展式还是唯一的。
例1:
求在处的泰勒展式
解:
在全平面上解析,,
所以在处的泰勒展式为
例2:
将函数展成的幂级数
解:
罗朗级数
罗朗定理若函数在圆环D:
内解析,
则当时,有
其中
例:
将函数在圆环
(1)
(2)
内展成罗朗级数。
解:
(1)在内,由于,所以
(2)在内,由于,所以
孤立奇点
定义:
若函数在的去心邻域内解析,在点不解析,则称为的孤立奇点。
例:
为可去奇点
为一级极点
为本性奇点
第5章留数理论(残数)
定义:
设函数以有限项点为孤立奇点,即在的去心邻域内解析,则称积分的值为函数在点处的留数
记作:
其中,,C的方向是逆时针。
例1:
求函数在处的留数。
解:
因为以为一级零点,而,因此以为一级极点。
例2:
求函数在处的留数
解:
是的本性奇点,因为
所以
可得
第7章傅里叶变换
通过一种途径使复杂问题简单化,以便于研究。
定义:
对满足某些条件的函数在上有定义,则称
为傅里叶变换。
同时为傅里叶逆变换
注:
①傅里叶变换是把函数变为函数
②傅里叶逆变换是把函数变为函数
③求傅里叶变换或傅里叶逆变换,关键是计算积分
④两种常见的积分方法:
凑微分、分部积分
复习积分:
①
②
③
④
⑤
注:
例1:
求的
解:
例2:
求的
解:
-函数
定义:
如果对于任意一个在区间上连续的函数,恒有,则称为-函数。
例1:
求-函数的
解:
例2:
求正弦函数的傅氏变换
解:
☆
第8章拉普拉斯变换
设在时有定义
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