复变函数的学习要点
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复变函数重要知识点总结复变函数是数学中一个非常重要的分支,它在数学、物理、工程等领域都有着广泛的应用。
下面将对复变函数的一些重要知识点进行总结。
一、复数的基本概念复数是由实数和虚数组成的数,通常表示为$z = x + yi$,其中$x$ 称为实部,$y$ 称为虚部,$i$ 是虚数单位,满足$i^2 =-1$。
复数的模长定义为$|z| =\sqrt{x^2 + y^2}$,表示复数在复平面上的距离。
复数的辐角定义为$\theta =\arctan\frac{y}{x}$,表示复数与实轴正方向的夹角。
二、复变函数的定义复变函数是定义在复数域上的函数,通常表示为$w = f(z)$,其中$z$ 是自变量,$w$ 是因变量。
复变函数的导数定义与实函数类似,但需要满足柯西黎曼方程:$\frac{\partial u}{\partial x} =\frac{\partial v}{\partial y}$,$\frac{\partial u}{\partial y} =\frac{\partial v}{\partial x}$,其中$f(z) = u(x,y) + iv(x,y)$。
三、解析函数如果一个复变函数在某点及其邻域内可导,就称该点为函数的解析点。
如果函数在一个区域内处处解析,就称该函数为解析函数。
解析函数具有很多良好的性质,如柯西定理、柯西积分公式等。
四、复变函数的积分复变函数的积分定义为沿着一条曲线对函数进行积分。
柯西定理指出,如果函数在一个单连通区域内解析,那么沿着该区域内任何一条闭合曲线的积分都为零。
柯西积分公式则给出了函数在某点的值与沿着该点周围闭合曲线的积分之间的关系。
五、级数复级数包括幂级数和 Laurent 级数。
幂级数是形如$\sum_{n=0}^{\infty} a_n (z z_0)^n$ 的级数。
收敛半径可以通过比值法或根值法求得。
Laurent 级数是在圆环域内展开的级数,包括正则部分和主要部分。
(完整版)复变函数知识点总结复变函数知识点总结1. 复数与复变函数- 复数是实数和虚数的组合,可表示为a + bi的形式,其中a和b分别是实部和虚部。
- 复变函数是以复数为自变量和因变量的函数,例如f(z)。
2. 复变函数的运算规则- 复变函数的加法和减法:对应实部和虚部进行分别运算。
- 复变函数的乘法:使用分配律进行计算。
- 复变函数的除法:使用共轭形式并应用分配律和除法规则。
3. 复变函数的解析表示- 复变函数可以用级数形式表示,即幂级数或洛朗级数。
- 幂级数表示为f(z) = ∑(c_n * (z - z_0)^n),其中c_n是幂级数的系数,z_0是展开点。
- 洛朗级数表示为f(z) = ∑(c_n * (z - z_0)^n) + ∑(d_n * (z -z_0)^(-n))。
4. 复变函数的性质- 全纯性:如果一个函数在某个区域内都是解析的,则称其为全纯函数。
- 解析性:如果一个函数在某一点附近有解析表示,则称其为解析函数。
- 保角性:保持角度的变化,即函数对角度的保持。
- 映射性:函数之间的对应关系,实现从一个集合到另一个集合的映射。
5. 复变函数的应用- 物理学:用于描述电磁场、电路等问题。
- 工程学:用于信号处理、图像处理等领域。
- 统计学:用于数据分析、模型拟合等方面。
6. 复变函数的计算方法- 积分计算:使用路径积分或者柯西公式进行计算。
- 极限计算:使用洛朗级数展开或级数加和求解极限。
- 零点计算:使用代数方法或数值解法求解函数的零点。
以上是复变函数的知识点总结,希望对您有所帮助!。
复变函数知识点
以下是 7 条复变函数知识点:
1. 复数到底是啥玩意儿呀?就好比孙悟空有七十二变,复数就是实数加上虚数这个奇特的组合。
比如说,3+4i 就是一个复数,例子就是在研究交流电信号的时候就会用到复数呀。
2. 复变函数的极限可重要啦!这就好像跑步比赛中朝着终点冲刺的那个瞬间。
例如计算当 z 趋近于某个值时函数值的趋向,这在很多工程问题中可关键了呢!
3. 连续性呀,那可是复变函数的一大特点哦!好比一条顺畅的道路没有任何颠簸。
想想看,一个复变函数在某个区域内连续,多干脆利落呀,比如研究弹性力学中的问题时就能体现出来。
4. 导数呢,就好像汽车的速度表,能告诉我们函数变化的快慢。
例如函数 f(z)=z^2 的导数就是 2z 呀,这在分析信号变化率的时候很有用呢!
5. 积分也是超级有趣的呢!就像是积累财富一样,一点一点地攒起来。
比如说计算沿着一条曲线对复变函数的积分,在电磁学里可常见啦。
6. 解析函数,哇哦,这可是相当厉害的角色呢!好比一个武林高手,有着非凡的能力。
像指数函数就是解析函数呀,在解决电路问题时经常能看到它的身影。
7. 柯西定理,嘿,这可是复变函数里的宝贝呀!就像一把万能钥匙。
比如利用它可以很巧妙地计算一些复杂的积分呢。
我觉得呀,复变函数虽然有点抽象,但真的超级有意思,里面充满了各种奇妙的东西等你去发现呢!。
复变函数复习提纲一、复数及复平面上的运算1.复数的定义和基本性质2.复数的表示形式:直角坐标形式和极坐标形式3.复数的加法和减法4.复数的乘法和除法5.复数的共轭、模和幅角二、复变函数的定义1.复变函数的定义和常见符号表示2.复变函数的实部和虚部3.复变函数的可导性和全纯性4.复变函数的解析函数和全纯函数5.复变函数与实变函数的区别三、复变函数的基本运算1.复变函数的和、差、积、商的性质2.复变函数的乘方和开方3.复变函数的复合函数和反函数4.复变函数的三角、指数和对数函数5.基本初等函数的推广四、复变函数的级数展开1.复变函数的幂级数展开2.零点的意义和展开中的唯一性3.幂级数的敛散性和收敛半径4.幂级数的和函数和导函数5.复变函数的泰勒级数展开和洛朗级数展开五、复变函数的积分1.复变函数的定积分和不定积分2.瑕积分和主值积分的定义3.复变函数的原函数和柯西-黎曼积分定理4.瑕积分和主值积分的计算方法5.狄利克雷定理和焦函数的应用六、解析函数的应用1.几何转化和连续映射2.物理应用:流体流动和电场问题3.工程应用:电阻网络和热传导问题4.统计应用:随机过程和随机变量5.数学应用:多复变数函数和复变函数的边界性质七、复变函数的解析延拓1.裂点和分岔点的概念和性质2.加点后的解析延拓和解析延拓的唯一性3.互补法和不动点法的应用4.点列内闭包性质和整函数性质的判别5.亚纯函数和亚纯函数的零点性质八、复变函数的几何应用1.复变函数的映射和对应关系2.线性变换和保持角度的特殊变换3.保形映射和自共轭函数的性质4.圆盘映射和单位圆盘函数5.黎曼映射和分式线性变换的应用九、复变函数的调和函数1.调和方程和调和函数的概念2.调和函数的基本性质和解析条件3.核函数和调和函数的唯一性4.调和函数的积分表示和傅里叶展开5.调和函数的应用:电势和温度分布以上是复变函数的复习提纲,包括了复数及复平面上的运算、复变函数的定义、复变函数的基本运算、复变函数的级数展开、复变函数的积分、解析函数的应用、复变函数的解析延拓、复变函数的几何应用和复变函数的调和函数等内容。
复变函数复习重点(一)复数的概念1.复数的概念:z x iy =+,,x y 是实数, ()()Re ,Im x z y z ==.21i =-. 注:一般两个复数不比较大小,但其模(为实数)有大小.2.复数的表示1)模:z =2)幅角:在0z ≠时,矢量与x 轴正向的夹角,记为()Arg z (多值函数);主值()arg z 是位于(,]ππ-中的幅角。
3)()arg z 与arctan y x之间的关系如下: 当0,x > arg arctan y z x=;当0,arg arctan 0,0,arg arctan yy z x x y y z xππ⎧≥=+⎪⎪<⎨⎪<=-⎪⎩; 4)三角表示:()cos sin z z i θθ=+,其中arg z θ=;注:中间一定是“+” 5)指数表示:i z z e θ=,其中arg z θ=. (二) 复数的运算1。
加减法:若111222,z x iy z x iy =+=+,则()()121212z z x x i y y ±=±+± 2。
乘除法:1)若111222,z x iy z x iy =+=+,则()()1212122112z z x x y y i x y x y =-++;()()()()112211112121221222222222222222x iy x iy z x iy x x y y y x y x i z x iy x iy x iy x y x y +-++-===+++-++。
2)若121122,i i z z e z z e θθ==, 则()121212i z z z z e θθ+=;()121122i z z e z z θθ-=3。
乘幂与方根1)若(cos sin )i z z i z e θθθ=+=,则(cos sin )n nn in z z n i n z e θθθ=+=. 2)若(cos sin )i z z i z e θθθ=+=,则122cos sin (0,1,21)nk k z i k n n n θπθπ++⎛⎫=+=- ⎪⎝⎭(有n 个相异的值)(三)复变函数1.复变函数:()w f z =,在几何上可以看作把z 平面上的一个点集D 变到w 平面上的一个点集G 的映射.2.复初等函数指数函数:()cos sin z x e e y i y =+,在z 平面处处可导,处处解析;且()z z e e '=.注:z e 是以2i π为周期的周期函数.(注意与实函数不同)对数函数: ln (arg 2)Lnz z i z k π=++(0,1,2)k =±±(多值函数);主值:ln ln arg z z i z =+。
复变函数入门复变函数是数学中的一个重要概念,指的是具有两个实数变量的函数。
通过引入复数,我们可以更好地描述和分析一些实数函数无法完全说明的问题。
在复变函数的研究中,我们将深入探讨复数的性质、复数函数的定义和性质,以及复变函数的基本运算和常见的特殊函数。
一、复数的性质复数由实数部分和虚数部分构成。
实数部分和虚数部分分别用Re和Im表示。
复数可以用复平面上的点表示,复平面以纵轴为虚轴,横轴为实轴,原点为零点。
在复数的表示中,我们常用极坐标形式和指数形式。
极坐标形式将复数表示为一个模长和一个幅角的形式,而指数形式将复数表示为一个以自然对数为底的指数。
二、复数函数的定义和性质复数函数是将复数映射到复数的函数。
与实数函数类似,复数函数也具有定义域和值域的概念。
复数函数可以通过多种方式定义,例如公式、图形和级数等。
复数函数的性质包括可加性、可乘性和连续性等。
可加性表示复数函数在两个复数上的值之和等于函数在每个复数上的值之和。
可乘性表示复数函数在两个复数上的值之积等于函数在每个复数上的值之积。
连续性表示复数函数在某个点处的极限与该点处的函数值相等。
三、复变函数的基本运算复变函数的基本运算包括加减、乘除和求导等。
复变函数的加减和乘除与实数函数的运算类似,只需要对实部和虚部进行相应的运算。
求导是复变函数的重要运算之一。
通过求导,我们可以得到函数在某个点处的切线和导数。
复变函数的导数与实数函数的导数有所不同,它需要满足柯西-黎曼方程的条件。
四、常见的特殊函数在复变函数的研究中,有许多常见的特殊函数。
其中,最重要的是指数函数、三角函数和对数函数。
指数函数是复变函数中的一种基本函数,它可以用指数形式表示。
它满足指数函数的基本性质,如指数函数的导数等。
三角函数是复变函数中的另一类重要函数,包括正弦函数、余弦函数和正切函数等。
三角函数在复平面上的表示形式为圆形。
对数函数是复变函数中的一类常见函数,它满足对数函数的基本性质,并且和指数函数有密切的联系。
《复变函数》重点难点重点难点第一篇复变函数论本篇重点:解析函数、复变函数的积分与留数定理..第一章复数与复变函数本章重点:复数的基本知识和复变函数区域的基本概念及其判断方法;复变函数连续和极限的概念;区域概念及其判断;复变函数的极限和连续。
本章难点:涉及到计算机编程实践,以培养读者的计算机仿真能力.读者可以利用Matlab,Mathcad,Mathmatic等数学工具软件直接进行复数及复变函数的基本运算,详细参考第四篇:计算机仿真编程实践部分本章知识点摘要:1.复数的概念定义形如某iy的数为复数,记作z某iy.其中某、y分别称为复数z的实部、虚,部,记作间一般不能比较大小.2.复数的表示法某RezyImz2,i称为虚数单位,它满足i1.与实数不同,两个复数之OP矢量(或向量)表示;O0,0P某,y(1)几何表示:对于复数z某iy可以用平面上起点在,终点在的P某,y(2)代数表示:对于平面上的点可用代数形式z某iy表示复数,这种表示法称为代数表示,也可称为直角坐标表示;zrcoiin(3)三角表示:当z某iy0时,复数可用三角函数形式表示.称为复数z的模;=Argzargz2k(k取整数)称为z的辐角.当k0时,对应于辐角的主值0argz,在本书中规定为πargzπ;3.复数的运算(1)复数满足常规的四则运算规律.zrco1iin1z2r2co2iin2(2)若11,,则z1z2rrco12iin1212z02zrcoiin(3)方根:设,则2kπ2kπnn其中关于复数的模和辐角有以下运算公式z1z2z1z2zrconiinnk0,1,2,,n1rz某2y2z20;Argz1z2Argz1Argz2zz11z2z24.区域和平面曲线本章我们给出了系统的有关区域和平面曲线的概念.(1)区域:严格的定义是指同时满足下列两个条件的点集D:(i)全由内点组成;(ii)具有连通性:即点集中的任意两点都可以用一条折线连接起来,且折线上的点全都属于该点集;满足这两个条件的点集D称为区域.连通的开集称为区域,区域与它的边界一起构成的点集称为闭区域.区域可分为有界区域和无界区域,区域还有单连通区域与复连通区域之分.(2)简单曲线:没有重点的连续曲线,称为简单曲线.简单闭曲线:如果简单曲线的两个端点重合,则称为简单闭曲线.5.复变函数极限与连续fzu某,yiv某,yuu某,yvv某,y函数的极限等价于两个二元实函数和的极限.fzu某,y,yiv某函数在点z0某0iy0处的连续性等价于两个二元实函数u某,yv某,y和在该点的连续性.解题思路:2例研究什么原像通过映射wz后变为相互垂直的直线ua,vb,(a,b0).【解】由wz(某iy)某yi2某y,可以视为从某y平面到uv平面的映射,即为从z平面(原像)到w平面(像)的映射,易得u某y,v2某y我们具体考察在w平面的像为相互垂直的直线,原像应该是什么?由题得到u某ya,v=2某yb,(a,b0)22某ya,(a0)显然原像为双曲线,如图1.11(a)实线所示;即有即有v=2某yb,(b0)显然原像为双曲线,如图1.11(a)虚线所示.22222222另外我们还可以进一步观察双曲线对应的变化关系.特别地,当原像点在如图1.11(a)的双曲线右分支实线上时,由ua 且v2某y,得到,v2yy2a.因此双曲线的右分支的像可以表示为参数形式:yvua0vb0ua,v2yy2a(y)很明显,当点(某,y)沿0(a)某图1.110(b)u着右分支实线向上运动时,它的像如图1.11(b)沿直线ua向上运动.同样,双曲线左分支的像的参数形式表示为ua,v2yya(y)当左分支上的点沿曲线向下运动时,它的像也沿直线ua 向上运动.同样地可以分析:另一双曲线22某yb(b0)映像到直线vb.变化趋势如图1.11(a),(b)虚线所示,读者可自行分析.重点难点第二章解析函数重点:复变函数导数的定义、求导法则及可微性概念;解析函数的概念;保角映射的概念;常用的初等解析函数;解析函数与调和函数的关系难点:多值函数产生多值性的原因;如何找出支点以及在什么样的区域内多值函数可以划分为单值的解析分支;从几何意义上描述解析函数的特征.特色:(Matlab,Mathcad,Mathmatic)编程计算简单的复数方程本章知识点摘要:1.复变函数的导数与微分复变函数的导数定义在形式上和一元实函数的导数定义是类似的:f(z)limz0f(zz)f(z)z微分的定义和高等数学里面一元实函数的微分定义也相似,而且可导和可微是等价的,df(z)f(z)dz.2.解析函数的概念解析函数是复变函数中一个十分重要的概念,它是用复变函数的可导性来定义的,若f(z)在z0及其一个邻域内处处可导,则称f(z)在z0解析.函数在某一点可导,在这点未必解析,而在某一点解析,在这点一定可导.函数在一个区域内的可导性和解析性是等价的.3.柯西-黎曼条件方程复函数的解析性除了要求其实部和虚部的可微性外,还要求其实部和虚部满足柯西-黎曼方程(即C-R方程).函数f(z)uiv在区域D内解析u,v在D内可微,且满足C-R条件:.4.关于解析函数的求导方法(1)利用导数的定义求导数(2)若已知导数存在,可以利用公式f(z)u某iv某vyiuyu某iuyvyiv某u某vy,v某uy求导.5初等复变函数初等复变函数的解析性:初等函数解析性的讨论是以指数函数的解析性为基础的,因此在研究初等解析函数的性质时,都可归结到指数函数来研究.6解析函数与调和函数的关系区域D内的解析函数f(z)u(某,y)iv(某,y)的实部和虚部都是D内的调和函数.要想使得f(z)uiv在区域D内解析,u和v还必须满足C-R条件.因此若己知一调和函数,可由它构成某解析函数的实部(或虚部),并可相应地求出该解析函数的虚部(或实部),从而求出该解析函数.平面稳定场求复势就是其典型应用,也是解析函数物理意义的体现.解题思路【解】若设22某yc,求复势.例已知等势线的方程为u某某2,uyy2uu0u某2y2某某yy,则,故u不是调和函数.因而不u0222某y,uF()能构建为复势的实部(或虚部).若令,采用极坐标有,故1u12uu()202把极坐标系中的拉普拉斯方程简化为1u()0,即为uC1,uC1lnC2vuC1,v=C1C3根据极坐标C-R条件的得到,故复势为f(z)C1lnC2iC1iC3C1(lni)C2iC3C1lnzC,(CC2iC3)22n我们可以总结出,当u,v具有(某y)的函数形式时,一般采用极坐标运算较为方便.重点难点第三章复变函数的积分重点:复变函数积分的概念、性质及计算方法;解析函数积分的基本定理柯西积分定理;推广得到的复合闭路定理,闭路变形定理;由柯西积分定理推导出一个基本公式柯西积分公式.难点:理解分别以有界单连通域、有界复连通域、无界区域对柯西积分公式进行的证明;理解复变函数积分理论既是解析函数的应用推广特色:尝试计算机仿真计算积分的值。
复变函数知识点总结复变函数是数学中重要的概念,它在分析学、微分几何、数学物理等领域都有着广泛的应用。
本文将对复变函数的基本概念、性质和常见定理进行总结,希望能够帮助读者更好地理解和掌握复变函数的相关知识。
1. 复数与复变函数。
复数是由实部和虚部组成的数,通常表示为z=x+iy,其中x为实部,y为虚部,i为虚数单位,满足i^2=-1。
复数可以用平面上的点来表示,称为复平面,实部x对应横坐标,虚部y对应纵坐标。
复变函数是定义在复平面上的函数,通常表示为f(z),其中z为复数变量。
2. 复变函数的导数与解析函数。
与实变函数类似,复变函数也有导数的概念,称为复导数。
如果一个函数在某点处可导,并且在该点的邻域内处处可导,那么称该函数在该邻域内解析。
解析函数具有很多良好的性质,比如在其定义域内可以展开成幂级数。
3. 共轭与调和函数。
对于复数z=x+iy,其共轭复数定义为z的实部不变,虚部取相反数,记为z=x-iy。
对于复变函数f(z),如果它满足柯西-黎曼方程,即满足一阶偏导数存在且连续,并且满足偏导数的连续性条件,那么称f(z)为调和函数。
4. 柯西-黎曼方程与全纯函数。
柯西-黎曼方程是复变函数理论中的重要定理,它建立了解析函数与调和函数之间的联系。
柯西-黎曼方程指出,如果复变函数f(z)=u(x,y)+iv(x,y)在某点处可导,那么它满足柯西-黎曼方程,即u和v满足一阶偏导数的连续性条件。
满足柯西-黎曼方程的函数称为全纯函数,也称为解析函数。
5. 柯西积分定理与留数定理。
柯西积分定理是复变函数理论中的重要定理之一,它指出如果f(z)在闭合区域内解析,并且沿着闭合区域的边界进行积分,那么积分结果为0。
留数定理是计算闭合曲线积分的重要方法,它将积分结果与函数在奇点处的留数联系起来,从而简化了积分的计算。
6. 应用领域。
复变函数在物理学、工程学、经济学等领域都有着重要的应用,比如在电路分析中的传输线理论、振动理论中的阻尼比计算、流体力学中的势流与涡流等方面都需要用到复变函数的知识。
复变函数与积分变换复习重点总结一、复变函数基本概念1.复数的定义与运算规则。
复数由实部和虚部构成,在复平面上表示为点,加减乘除等运算遵循分配律。
2.复平面及相关概念。
复平面是复数集合在直角坐标系上的表示,实部和虚部在坐标轴上的投影分别对应x轴和y轴,共轭复数、模、幅角等概念。
3.复变函数的定义与性质。
复变函数表示为z的其中一种函数,具有实变量函数的性质,例如连续性、可微性等。
二、整函数1.整函数的定义与性质。
整函数指复变函数在全复平面都解析,可以用无穷级数表示为幂级数形式。
2.全纯函数与调和函数。
全纯函数是整函数的一种特殊情况,对应于实变量函数的解析函数,调和函数满足拉普拉斯方程。
3.零点与奇点。
零点是整函数取值为0的点,奇点是整函数在一些点上无定义或有定义但不解析的点。
4.极限定理与唯一性定理。
解析函数具有一致性和唯一性,即零点有稠密性,且相同函数在相同域上必然一致。
三、留数定理1.留数的概念与计算方法。
留数是复变函数在奇点处的残余,可以通过留数公式计算得到,留数与曲线积分的关系。
2. 留数定理与积分公式。
留数定理为计算曲线闭合积分提供了便捷的方法,包括留数定理、Cauchy积分公式、Cauchy积分定理等。
3.洛朗展开与留数计算。
洛朗展开将复变函数表示为一部分主要项和无穷级数项的形式,通过计算主要项的留数可以快速得到积分结果。
四、解析函数与幂级数展开1.解析函数的定义与性质。
解析函数是在一些域上解析的复变函数,具有在其定义域上处处可微的特点,可以表示为幂级数形式。
2.幂级数展开与泰勒级数。
将解析函数表示为幂级数展开的形式,其中泰勒级数是幂级数的一种特殊情况,可以用于近似计算。
3.余项估计与收敛半径。
余项估计用于估计幂级数展开的误差范围,收敛半径表示幂级数展开的有效范围。
4.解析函数的四则运算与复合函数。
解析函数具有基本的四则运算和复合运算规则,可通过幂级数展开来计算。
五、积分变换1.积分变换的基本概念与性质。
数学中的复变函数理论知识点复变函数理论是数学中的一个重要分支,研究了以复数为自变量和因变量的函数。
在复变函数理论中,有许多重要的知识点需要了解和掌握,本文将就其中的一些重要知识点进行介绍和解析。
一、复数与复平面复变函数理论的基础是复数与复平面。
复数是由实数和虚数组成,形如z=a+bi,其中a、b均为实数,i为虚数单位。
复平面是将复数与二维平面相对应,将实部与虚部分别映射到x轴和y轴上。
二、复数的运算复数的加减法、乘除法都遵循一定的规律,其中加减法是按照实部和虚部分别相加减,乘除法运用复数的乘法公式进行计算。
复数的求模运算是取复数与原点的距离,可以用勾股定理来表示。
三、复变函数的定义复变函数是将复数映射为复数的函数,即f(z)=u(x,y)+iv(x,y),其中u(x,y)和v(x,y)分别为实部和虚部,x和y是复数z=a+bi的实部和虚部。
复变函数的定义域和值域都是复数集。
四、解析函数与调和函数解析函数是指在某个区域内处处可导的函数,也叫全纯函数。
调和函数是指满足拉普拉斯方程的函数,即其二阶偏导数的混合二次导数等于零。
五、柯西-黎曼方程柯西-黎曼方程是复变函数理论的重要定理之一,它表明解析函数的实部和虚部满足一组偏微分方程。
这个方程系统包括两个方程,分别是实部对应的方程和虚部对应的方程。
六、留数定理和留数求和公式留数定理是解析函数在奇点处的留数与曲线积分的关系,利用留数定理可以计算闭合曲线内的曲线积分。
留数是解析函数在奇点处的留下的一个特殊数值。
留数求和公式则是通过计算留数之和来求解曲线积分。
七、解析函数的级数展开解析函数可以用级数展开表示,其中最常用的是泰勒级数展开和劳伦茨级数展开。
泰勒级数展开适用于解析函数在某个点附近的展开式,劳伦茨级数展开适用于解析函数在圆环区域的展开式。
八、奇点与极点奇点是指函数在某个点上的值无限大或无定义的点,包括可去奇点、极点和本性奇点三种类型。
极点是一种特殊的奇点,是当该点的函数值趋于无穷大时的奇点。
复变函数知识点复变函数是指定义在复数域上的函数。
复变函数的研究对象是复平面上的点,即复数。
复变函数具有很多独特的性质和特点,其知识点主要包括以下内容。
一、复数的定义和性质复数由实数和虚数单位i组合而成,通常用z=a+bi来表示,其中a和b分别为实数部分和虚数部分。
复数具有加法、减法、乘法、除法等运算规则,同时满足交换律、结合律等性质。
复数还可以表示为三角形式(z=r(cosθ + isinθ)),这使得复数的运算更加方便。
二、复变函数的定义和基本性质复变函数是指将复数域上的数映射到复数域上的函数。
复变函数具有实变函数的所有性质,包括连续性、可导性、可积性等。
此外,复变函数还有一些独特的性质,如解析性(即可导)、全纯性(即处处解析)等。
三、复变函数的级数展开复变函数可以用无穷级数的形式来表示。
最常见的是泰勒级数展开和劳伦特级数展开。
泰勒级数展开将一个复变函数在某一点的邻域上近似为一个无穷多项式,而劳伦特级数展开则考虑到函数在某一点可能有奇点的情况。
四、复变函数的奇点和留数奇点是指复变函数在某点处不解析的情况。
常见的奇点类型有可去奇点、极点和本性奇点等。
留数是计算奇点处残差的一种方法,它在复积分、积分曲线闭合和复变函数的解析延拓等方面发挥重要作用。
五、复变函数的应用复变函数在数学和物理学中有广泛的应用。
在数学中,复变函数可以用于解析几何、微分方程、积分变换等领域。
在物理学中,复变函数可用于电磁场的计算、量子力学的描述等方面。
综上所述,复变函数是定义在复数域上的函数,具有独特的性质和特点。
对复变函数的研究涉及复数的定义和性质、复变函数的定义和基本性质、复变函数的级数展开、复变函数的奇点和留数以及复变函数的应用等知识点。
通过深入理解和应用这些知识点,我们能更全面地认识和研究复变函数的性质和应用。
复变函数知识点归纳
本文旨在归纳复变函数的相关知识点,以下是一些主要内容:
1. 复数与复平面
复数是由实部和虚部构成的数,常用形式为`z = a + bi`,其中`a`为实部,`b`为虚部。
复平面将复数表示为在平面上的点,实部和虚部分别对应点的横坐标和纵坐标。
2. 复变函数定义
复变函数是将复数映射到复数的函数。
常见的复变函数形式包括多项式函数、指数函数、三角函数、对数函数等。
3. 解析函数与共轭函数
解析函数是在某个区域上处处可导的函数。
共轭函数是将解析函数的虚部取相反数得到的函数。
4. 复变函数的导数
复变函数的导数由实部和虚部的偏导数组成。
对于解析函数,其导数存在且连续。
5. 复变函数的积分
复变函数的积分可通过路径积分的方式计算,即沿着路径对函数进行积分。
路径可以是直线、曲线或任意闭合曲线。
以上是关于复变函数的基本知识点的简要归纳。
复变函数在数学、物理、工程等领域都扮演着重要的角色,深入理解这些知识点能够帮助我们更好地应用和解决实际问题。
需要深入研究和探索的读者可查阅相关教材和资料。
复变函数复习要点第一章复习要点1、熟悉复数的三种表示,熟练掌握复数基本运算(加、减、乘除、乘方、开方以及共轭运算)并熟悉其它们的几何意义;2、熟练掌握直线和圆周的各种形式的复数方程;3、熟练掌握用复数关系来表示平面点集,能画出复数关系表示的平面点集的草图,并能判断一个给定的平面点集是否区域,如果是区域还要能判定此区域是单连通区域还是多连通区域;4、熟悉复变函数的三种表示(代数表示、极坐标表示、映射表示),熟练掌握复变函数极限和连续的定义以及复变函数极限、连续与其实部、虚部二元函数极限和连续的关系。
5、能准确地写出并证明复变函数极限和连续的基本性质(如:局部不等性、局部有界性等);掌握有界闭集上连续函数的整体性质(有界性、模函数的最值性、一致连续性)。
第二章复习要点1、熟练掌握复变函数导数和微分的定义,复变函数导数的运算法则;2、熟练掌握解析函数的定义(包括区域内解析、一点解析和闭区域上解析),熟悉复变函数在一点可导和解析的关系,以及复变函数在区域内解析(在闭区域上解析)与在点的解析的关系;熟练掌握解析函数的运算法则(包括四则运算、复合运算、逆运算);3、熟练掌握复变函数可导和解析的充要条件以及利用实部、虚部两个二元函数的偏导数计算复变函数导数的计算公式,能利用充要条件准确判断给定的具体复变函数在平面上的可到性和解析性;熟悉复变函数可导和解析的柯西—黎曼条件,能熟练地运用柯西-黎曼条件解决解析函数为常函数的各种条件;4、熟练掌握解析函数与其实部、虚部两个二元函数调和的关系,并能利用解析函数的实部或虚部,求出虚部或实部,从而求出解析函数;5、熟悉常用的初等单值解析函数(如:常函数,多项式函数、有理函数,指数函数,三角函数,双曲函数);6、熟悉讨论多值函数的基本方法(找支点,作支割线,将多值函数的各分支函数单值化),并熟练掌握幅角函数、对数函数、根式函数和一般幂函数的单值化方法;7、熟悉幅角函数、对数函数、根式函数、一般幂函数的一般计算(即直接利用这些函数的结构表示来计算);8、熟练幅角连续改变量的计算公式;熟练掌握幅角函数、对数函数、根式函数、一般幂函数的分支函数的已知初值求终值的公式,并能用这些公式正确计算相应的分支函数的函数值;P z是多项式)的单值化方法(包括支点的确定方法,支割线的作法),9、()以及它的分支函数的已知初值求终值的公式。
复变知识点总结1. 复变函数的定义复变函数是指自变量为复数,因变量也为复数的函数。
一般地,复变函数可表示为f(z)=u(x,y)+iv(x,y),其中z = x+iy,u(x,y)和v(x,y)分别为实部和虚部。
2. 复数的表示复数可以用直角坐标形式z=x+iy表示,也可以用极坐标形式z=re^(iθ)表示,其中r为模,θ为幅角。
3. 复平面和复函数的几何表示复数z=x+iy可以在复平面上表示为点(x,y),复变函数f(z)可以在复平面上表示为一条曲线或曲面。
二、解析函数与全纯函数1. 解析函数的定义如果一个复变函数在某个区域内能够展开成洛朗级数,并且在该区域内收敛,那么称该函数在该区域内是解析的。
2. 全纯函数的定义如果一个解析函数的导数处处存在且连续,那么该函数就是全纯函数。
3. 解析函数的充要条件一个函数在某个区域内解析的充要条件是它在该区域内连续,并且满足柯西-黎曼方程。
三、柯西-黎曼方程1. 柯西-黎曼方程的定义对于复变函数f(z)=u(x,y)+iv(x,y),如果它满足下面的条件:∂u/∂x = ∂v/∂y∂u/∂y = -∂v/∂x那么称它满足柯西-黎曼方程。
2. 柯西-黎曼方程的意义柯西-黎曼方程是解析函数的充要条件,它描述了解析函数的实部和虚部之间的关系,是研究解析函数性质的基本工具。
四、共形映射1. 共形映射的概念如果一个复变函数在一个区域内保持角度和方向不变,那么就称它为共形映射。
2. 共形映射的性质共形映射保持圆周和直线的相交角度不变,它在复平面上的几何性质与保持形状不变,是复变函数理论中的重要概念。
五、留数定理1. 留数的概念对于解析函数f(z),如果z=a是f(z)的孤立奇点,那么f(z)在z=a处的留数定义为Res(f;a)=1/(2πi)∫f(z)dz,积分路径沿着一个围绕z=a的简单闭合曲线C。
2. 留数定理如果f(z)在复平面上有限个孤立奇点,那么它在整个有限区域内的积分等于所有孤立奇点的留数和,即∮f(z)dz=2πiΣRes(f;a)。
复变函数知识点总结1. 复数及复平面- 复数由实部和虚部组成,形式为 `z = a + bi`,其中 `a` 为实部,`b` 为虚部,`i` 为虚数单位。
- 复平面将所有复数表示为二维平面上的点,实轴表示实部,虚轴表示虚部。
- 复数可用极坐标和指数形式表示。
2. 复变函数的定义与性质- 复变函数是将复数域映射到复数域的函数。
- 复变函数的导数称为复导数,由极限定义及柯西—黎曼方程求得。
- 复变函数的连续性与分析性与实变函数类似。
3. 元素函数- 复指数函数:`exp(z) = e^z`,其中 `e` 为自然对数的底数。
- 复对数函数:`Log(z) = ln|z| + i(arg(z) + 2πn)`,其中 `arg(z)` 是复数 `z` 的辐角。
- 复正弦函数:`sin(z) = (e^(iz) - e^(-iz))/(2i)`。
- 复余弦函数:`cos(z) = (e^(iz) + e^(-iz))/2`。
4. 复变函数的级数展开- 柯西—黎曼方程可推导出复变函数的泰勒级数展开。
- 复变函数的泰勒级数展开在某一区域内收敛于该函数。
5. 复积分- 路径积分:沿曲线的积分,路径可用参数方程表示。
- 狭义路径积分与宽义路径积分分别对应于可积与不可积的情况。
- 围道积分:路径围成的图形内积分。
6. 复变函数的解析性- 柯西—黎曼方程刻画了函数在一个区域内的解析性。
- 解析函数满足柯西—黎曼方程,其导函数也是解析函数。
7. 复变函数的应用- 复变函数在电路分析、流体力学、量子力学等领域具有广泛应用。
以上是对复变函数的一些知识点的总结,希望能为您提供参考。
复变函数重点知识点总结复变函数是数学分析中的一门重要课程,主要研究复数域上的函数。
复变函数具有许多特殊性质和重要应用,在数学、物理学等领域有广泛的运用。
以下是复变函数的一些重点知识点总结。
1.复变函数的定义及运算法则:-复变函数是定义在复数域上的函数,可以表示为f(z)=u(x,y)+i*v(x,y),其中z=x+i*y为复数,u(x,y)和v(x,y)为实函数,分别称为f的实部和虚部。
-复变函数的加法、减法、乘法和除法运算法则与实数类似,可以进行复数的加减乘除运算。
-复变函数可以表示为级数形式,如幂级数、三角级数等。
2.复变函数的解析性:- 解析函数是指在其定义域内可导的函数,复变函数的解析性与其实部和虚部的连续性及Cauchy-Riemann条件密切相关。
- Cauchy-Riemann条件是解析函数必须满足的条件,即函数的实部和虚部的偏导数满足一定的关系。
-如果一个复变函数在其定义域内解析,则其在该域内无穷次可导,并且导数处处存在。
3.高阶导数及全纯函数:-复变函数的高阶导数可以通过对复变函数的导数进行重复求导得到。
-如果一个复变函数在其定义域内高阶导数均存在,则称该函数为全纯函数。
-全纯函数具有许多优良性质,如解析、无奇点等。
4. 路径积分及Cauchy定理:-路径积分是指沿着一条曲线对复变函数进行积分的操作,复变函数的路径积分与路径无关。
- Cauchy定理是复分析中的重要定理之一,它指出如果一个函数在一个简单连通区域内解析,那么它在该区域中的曲线积分等于零。
5.解析延拓及解析函数的唯一性定理:-解析延拓是指将一个函数的定义域扩展到更大的区域上,使得该函数在扩展后的区域内解析。
-解析函数的唯一性定理是指如果两个解析函数在一些区域内相等,那么它们在该区域内处处相等。
-解析函数的唯一性定理是复分析中的一个重要定理,它可以用于证明解析函数的存在性、奇点的性质等。
6.高阶亚纯函数及留数计算:-亚纯函数是指解析函数和有限阶极点函数的叠加,亚纯函数可以表示为f(z)=P(z)+Q(z),其中P(z)为解析函数,Q(z)为有限阶极点函数。
复变函数复习重点(一)复数的概念1.复数的概念:z x iy =+,,x y 是实数, ()()Re ,Im x z y z ==.21i =-. 注:一般两个复数不比较大小,但其模(为实数)有大小.2.复数的表示1)模:z =2)幅角:在0z ≠时,矢量与x 轴正向的夹角,记为()Arg z (多值函数);主值()arg z 是位于(,]ππ-中的幅角。
3)()arg z 与arctan y x之间的关系如下: 当0,x > arg arctan y z x=;当0,arg arctan 0,0,arg arctan yy z x x y y z xππ⎧≥=+⎪⎪<⎨⎪<=-⎪⎩; 4)三角表示:()cos sin z z i θθ=+,其中arg z θ=;注:中间一定是“+” 5)指数表示:i z z e θ=,其中arg z θ=。
(二) 复数的运算1.加减法:若111222,z x iy z x iy =+=+,则()()121212z z x x i y y ±=±+±2.乘除法:1)若111222,z x iy z x iy =+=+,则()()1212122112z z x x y y i x y x y =-++;()()()()112211112121221222222222222222x i y x i y z x i y x x y y y x y x i z x i y x i y x i y x y x y +-++-===+++-++。
2)若121122,i i z z e z z e θθ==, 则()121212i z z z z e θθ+=;()121122i z z e z z θθ-=3.乘幂与方根1)若(cos sin )i z z i z e θθθ=+=,则(cos sin )n nn in z z n i n z e θθθ=+=。
复变函数知识点一、复数的基本概念。
1. 复数的定义。
- 设x,y∈ R,称z = x+iy为复数,其中i为虚数单位,满足i^2=- 1。
x称为复数z的实部,记作x = Re(z);y称为复数z的虚部,记作y = Im(z)。
2. 复数的相等。
- 两个复数z_1=x_1+iy_1和z_2=x_2+iy_2相等,当且仅当x_1=x_2且y_1=y_2。
3. 复数的共轭。
- 对于复数z = x + iy,其共轭复数¯z=x-iy。
共轭复数具有性质:z¯z=x^2+y^2,Re(z)=frac{z + ¯z}{2},Im(z)=frac{z-¯z}{2i}等。
二、复数的四则运算。
1. 加法与减法。
- 设z_1=x_1+iy_1,z_2=x_2+iy_2,则z_1± z_2=(x_1± x_2)+i(y_1± y_2)。
2. 乘法。
- z_1z_2=(x_1+iy_1)(x_2+iy_2)=x_1x_2-y_1y_2+i(x_1y_2+x_2y_1)。
3. 除法。
- frac{z_1}{z_2}=frac{x_1+iy_1}{x_2+iy_2}=frac{(x_1+iy_1)(x_2-iy_2)}{(x_2+iy_2)(x_2-iy_2)}=frac{x_1x_2+y_1y_2}{x_2^2+y_2^2}+ifrac{x_2y_1-x_1y_2}{x_2^2+y_2^2}(z_2≠0)。
三、复数的几何表示。
1. 复平面。
- 复数z = x+iy可以用复平面上的点(x,y)来表示,其中x轴称为实轴,y轴称为虚轴。
2. 复数的模与辐角。
- 复数z = x + iy的模| z|=√(x^2)+y^{2},它表示复数z在复平面上对应的点到原点的距离。
- 复数z≠0的辐角θ满足z=| z|(cosθ + isinθ),辐角不唯一,Arg(z)=θ + 2kπ,k∈ Z,其中θ∈(-π,π]称为z的主辐角,记作θ = arg(z)。
大一复变函数一知识点总结
1. 复数的基本概念
- 复数是由实数部分和虚数部分组成的数,可以表示为 a + bi 的形式。
其中,a 为实数部分,b 为虚数部分,i 为虚数单位。
- 实数可以看作虚数部分为 0 的复数,而虚数可以看作实数部分为 0 的复数。
2. 复数的运算
- 复数之间可以进行加法、减法、乘法和除法运算。
- 复数的加法和减法直接对实部和虚部进行相应运算。
- 复数的乘法按照分配律和虚数单位的平方等于 -1 进行计算。
- 复数的除法可以通过乘以共轭复数的方式进行。
3. 复数的模和幅角
- 复数的模是指复数到原点的距离,可以通过勾股定理计算得出。
- 复数的幅角是指复数与正实轴之间的角度,可以通过反三角函数计算得出。
4. 欧拉公式
- 欧拉公式将复数的幅角和指数函数联系起来,表达式为:
e^(ix) = cos(x) + i sin(x)。
5. 复变函数的连续性和可微性
- 和实变函数类似,复变函数也具有连续性和可微性的概念。
- 连续性表示函数在定义域内的任意一点都存在极限,连续函数的定义域内每个点求极限都存在。
- 可微性表示函数在某一点处存在导数,可微函数一定是连续的。
以上是大一复变函数一的知识点总结,希望对你的学习有所帮助!。
第一章 复数与复变函数的学习要点复变函数论是分析学的一个分支,称为复分析.复变函数论中所涉及的函数是自变量与因变量均取复数的函数,称为复变函数.复变函数论主要研究的对象,是在某种意义下可导(或可微)的复变函数,这种函数通常称为解析函数.为了建立研究解析函数的理论基础,我们首先要对复数域和复变函数有一个清晰的认识.本章主要介绍复数的基本概念、复数的基本运算(即四则运算,乘方与开方运算,共轭运算)、复数的三角表示与指数表示(统称极坐标表示)、平面拓扑(即平面点集)的一般概念及其复数表示、复变函数的极限与连续.另外,为了研究的需要,在本章我们还将引入复球面与无穷远点.学习要点及基本要求1.熟悉复数的三种常用的表示(代数、几何和极坐标表示),理解复数的模和幅角的含义,并知道复数0为什么不定义幅角.2.熟练掌握复数的基本运算(四则运算、乘方和开方、复数的共扼),并理解它们的几何意义.掌握复数相等的两种规定:设111i z re θ=,222i z r e θ=,则1212Re Re z z z z =⇔=且12Im Im z z =;1212z z r r =⇔=且122()k k θθπ=+∈(或12z z =且12Arg Arg z z =). 3.掌握并理解有关复数的如下等式和不等式,并能利用它们解决一些简单的几何问题(例如12arg z z 表示向量2z 到向量1z 的夹角等). 121212z z z z z z -≤±≤+,Re ,Im Re Im z z z z z ≤≤+;1Re ()2z z z =+,1Im ()2z z z i=-,2z z z =⋅; 1212Arg Arg Arg z z z z ⋅=+,1122Arg Arg Arg z z z z =-(其中12,0z z ≠);1Arg Arg z z =-,Arg Arg z z =-,1Arg z n=(其中0z ≠). 4.掌握直线和圆周方程的如下几种常用的复数表示:直线的几种复数表示:(1)一般形式: 0z z d ββ++=,其中β是不为零的复常数,d ∈.(2)过两点,()a b a b ≠的直线:Im 0z a b a-=-(复数方程); ()z a t b a =+-,t -∞<<+∞(复参数方程).若限制01t ≤≤,则上面的参数方程为连接两点,()a b a b ≠的直线段的参数方程.(3)两点,()a b a b ≠的连线段的垂直平分线:z a z b -=-或1z a z b -=-. 圆周的几种复数表示:(1)一般形式:0az z z z d ββ⋅+++=,其中β是复常数,,a d ∈,2ad β>.(2)不共线三点,,a b c 所确定的圆周:Im 0a zc z a bc b--=--. (3)以0z 为心,R 为半径的圆周:0z z R -= (复数方程), 0i z z R e θ=+⋅,02θπ≤≤或πθπ-≤≤(复参数方程). (4)以两点,()a b a b ≠为对称点的圆周:z a r z b-=-,(0,1)r r >≠. 5.理解复数在球面上的几何表示(即单位球面上的球极投影),非正常复数∞的几何表示(即单位球面上的北极点),复平面和扩充复平面的几何表示(即分别为复球面去掉北极点和复球面),并掌握复数与其球极投影点的坐标之间的如下关系:设z ∈,(,,)Z x y u 为z 在复球面222:1S x y u ++=上的球极投影,则1x iy z u+=-(已知(,,)Z x y u ,可求z ), 22221(1)11z zx z z z y i z z u z ⎧+⎪=⎪+⎪+⎪=⎨+⎪⎪-⎪=⎪+⎩(已知z ,可求(,,)Z x y u ). 6.会用复数来表示一些平面点集,并会判断一个平面点集是否区域、单连通区域和多连通区域.7.理解简单(闭)曲线、光滑曲线和分段光滑曲线的含义.8.掌握复变函数的极限和连续的概念,能对照数学分析中极限和连续的性质,平行地写出复变函数的极限与连续的相应性质(比如,极限和连续的四则运算性、极限和连续的局部不等性(由于复数没有大小的规定,因此,此性质是与局部保号性相对应的性质)、极限与连续的局部有界性、极限存在的柯西准则、极限的归结原则和复合函数的连续性等),并能熟练地运用四则运算性和复合函数的连续性求函数的极限或判断函数的连续性.9.正确理解并熟练掌握复变函数的极限和连续与其实部、虚部两个二元实函数的极限和连续的等价关系,能利用这种关系借助二元实函数的极限或连续简洁地求复变函数的极限或讨论复变函数的连续性;能利用这种关系借助有界闭集上二元连续函数的整体性质简洁地证明有界闭集上复变连续函数的整体性质(比如:有界性,最大模和最小模的存在性,一致连续性).另外,关于对具体函数的一致连续性的讨论,大家还要掌握利用下面的结论来判断函数不一致连续的有效方法,结论如下:复变函数()f z 在点集E ⊂上一致连续⇔对任意两个点列n z ,n z 'E ∈,只要0()n n z z n '-→→∞,总有lim ()()0n n n f z f z →∞⎡⎤'-=⎣⎦. 复变函数()f z 在点集E ⊂上不一致连续⇔存在两个点列n z ,n z 'E ∈,虽然0()n n z z n '-→→∞,但 lim ()()0n n n f z f z →∞⎡⎤'-≠⎣⎦. 10.掌握讨论0lim ()z z z Ef z →∈不存在的如下有效方法: 设l 是点集E ⊂中过0z 的一条曲线(0z 是E 的聚点),1l 和2l 是点集E 中过0z 的两条不同曲线,若0lim ()z z z l f z →∈不存在或01lim ()z z z l f z →∈,02lim ()z z z l f z →∈都存在但极限值不相等,则0lim ()z z z E f z →∈一定不存在.第二章 解析函数的学习要点解析函数是复变函数论研究的中心和主要对象,它是一类具有某种特性的可微(可导)函数,并在理论和实际问题中有着广泛的应用.本章,首先,从复变函数的导数或可微的概念出发,引入解析函数,导出复变函数可导和解析的主要条件——柯西—黎曼条件,并给出判断函数可导和解析的一类充分必要条件(它是用复变函数的实部和虚部两个二元实函数所具有的微分性质来表达的充要条件);其次,介绍几类基本初等解析函数,这些函数实际上是数学分析中大家所熟知的初等函数在复数域上的推广,并研究它们的有关性质及函数值的算法——尤其是多值函数的分支函数的函数值的算法(即已知初值求终值的计算公式提供的算法).学习要点及基本要求1.能正确地理解复变函数可微(可导)和解析的概念,并弄清下面几种关系:● 在一点连续,可微与解析的关系(可微⇒⇐连续;解析⇒⇐可微);● 可微与解析两个概念之间的联系和差异;● 可微和解析与复变函数的实部、虚部两个二元实函数可微之间的联系和差别(进而体会实部、虚部两个二元实函数所满足的柯西—黎曼条件的作用).2.熟习复变函数导数和解析的运算法则(如四则运算法则,复合函数的求导法则).3.能熟练运用实部、虚部两个二元实函数所满足的条件来讨论具体函数的可微性和解析性;能熟练地运用复变函数导数和解析的运算法则,并借助一些已知的解析函数来判断某些复变函数的解析性.下面列举的几类具体函数,其可微性和解析性情况及讨论方法希望大家要熟习: ● ()f z z =;()f z z =;()Re f z z =;()Im f z z =都在上处处连续但处处不可微,从而它们都在上处处不解析. ● 2()f z z =;2()Re f z z =在都在上处处连续但仅在原点0z =可微,从而它们都在上处处不解析;2()f z z a =-;2()Re ()f z z a =-在都在上处处连续但仅在一点z a =可微,从而它们都在上处处不解析. ● ()f z c ≡(常函数);多项式函数101()n n n P z a z a z a -=+++;指数函数z e ;正弦和余弦函数sin z 和cos z ;双曲正弦和余弦函数cosh z 和sinh z 都在上解析(即都是整函数,所谓整函数是指在上解析的函数).● 有理函数101101()n n n m m ma z a z a R zb z b z b --+++=+++;正切、余切、正割和余割函数(即tan z 、cot z 、sec z 和csc z )都在其自然定义域内解析. 4.熟练掌握函数可微和解析的充要条件以及在可微情况下,函数导数用实或虚部的偏导数来计算的计算公式:函数()f z u iv =+在点z x iy =+可微,则()u v u u v v v u f z i i i i x x x y y x y y∂∂∂∂∂∂∂∂'=+=-=+=-∂∂∂∂∂∂∂∂. 理解柯西—黎曼条件在函数可微或解析中的地位和作用,并能熟练地运用柯西—黎曼条件判别给定的函数的可导性和解析性.5.归纳区域内解析函数为常函数的若干等价条件,并达到下面的目的:● 通过体验这些等价条件的证明进一步体会柯西—黎曼条件在讨论解析函数性质中的作用.● 通过这些等价条件,利用逆向思维的思想(反证法),简洁的判断某些函数的不解析性,例如,z ,Re z ,Im z ,z e ,sin z 等都在复平面上不解析;一般地,若()f z 在区域D 内解析,且()f z 不恒为常数,则Re ()f z ,Im ()f z ,()f z 等都在D 内不解析.6.熟练地掌握几类初等单值解析函数(如:常函数,多项式函数,有理函数,复指数函数,复三角函数,复双曲函数以及这些函数经过有限次的四则运算或函数的复合所得的函数),以及这些函数的主要性质.7.通过幅角函数、对数函数、根式函数和一般幂函数学习,达到下面的目的:(1)初步了解和体会研究初等多值函数的基本思想(即将其分支函数单值化);初步掌握将初等多值函数单值化的基本方法(即寻找支点——产生多值的客观原因,再取连接支点的适当支割线——消除多值实现原因的方法);(2)了解支点的特点(即动点单独围绕支点变化时,函数值会发生变化)——这是判断支点的依据,了解支割线的特点(即将函数的定义范围沿支割线割开,能限制动点在割开的定义范围内不可能再围绕各支点变化)——这是作支割线的依据,并理解它们在将多值函数单值化中的作用;(3)知道多值解析函数的含义(即在单值化区域内,每个分支函数都是单值解析函数),据此说明为什么教材中涉及的具体多值函数除幅角函数外,其他的都是多值解析函数.8.熟练掌握将幅角函数,对数函数,一般幂函数(包括根式函数w =)以及稍复杂一点的两类常用根式类函数w 和w分出它们的单值分支函数,并会利用下面列举的已知初值在连续变化的意义下求终值的公式,快速地求出满足初值条件要求的单分支函数在另一指定点处的函数值.五类已知初值在连续变化意义下求终值的公式(注意:这些公式也是判断支点的手段;这些公式中后面的四类在今后的函数值的计算中经常用):(1)一般公式(2个):● 设()f z 是某多值函数在区域G 内的分支函数(可以是单值的也可以是多值的,视具体问题确定,比如G 是单值化区域,()f z 就是单值的,否则()f z 就是多值的),01,z z G ∈,01,C z z G =⊂是G 内从0z 到1z 的任一条有向简单曲线,若已知()f z 在0z 点的值为0()f z (称为初值),则此分支函数在另一点1z 处的值1()f z (称为终值)要按下面的公式计算:10()()()C f z f z f z =+∆其中()C f z ∆表示当动点z 沿C 从0z 连续变到1z 时,()f z 的连续改变量.● 在上述公式中,若进一步还有()0f z ≠(z G ∈),则借助复数的极坐标表示以及下面的幅角类函数的已知初值求终值的公式,还可得下面的一般公式:设()f z 是某多值函数在区域G 内的分支函数(可以是单值的也可以是多值的,视具体问题确定),且()0f z ≠(z G ∈),01,z z G ∈,01,C z z G =⊂是G 内从0z 到1z 的任一条有向简单曲线,若已知()f z 在0z 点的值为0arg ()00()()i f z f z f z e =(称为初值), 则此分支函数在另一点1z 处的值1()f z (称为终值)还可按下面的公式计算:0arg ()arg ()11()()C i f z i f z f z f z e e ∆=⋅,其中0arg ()i f z e 是初值0arg ()00()()i f z f z f z e =中的因子0arg ()i f z e ,arg ()C f z ∆表示当动点z 沿C 从0z 连续变到1z 时,arg ()f z 的连续改变量.(2)幅角类函数的公式(2个):● 设arg z 是幅角函数rg A z 在区域{}\0G ⊂内的一个分支函数(可以是单值的也可以是多值的,视具体问题确定),若已知arg z 在某一点0z G ∈的值为0arg z ,则此分支函数在另一点1z G ∈的值1arg z 要按下面的公式计算:10arg arg arg C z z z =+∆其中01,C z z G =⊂是G 内从0z 到1z 的任一条有向简单曲线,arg C z ∆表示当动点z 沿C 从0z 连续变到1z 时,arg z 的连续改变量.● 设()f z 在区域G 内连续,且()0f z ≠,arg ()f z 是rg ()A f z 在区域G 内的一个分支函数(可以是单值的也可以是多值的,视具体问题确定),若已知arg ()f z 在某一点0z G ∈的值为0arg ()f z ,则此分支函数在另一点1z G ∈的值1arg ()f z 要按下面的公式计算:10arg ()arg ()arg ()C f z f z f z =+∆其中01,C z z G =⊂是G 内从0z 到1z 的任一条有向简单曲线,arg ()C f z ∆表示当动点z 沿C 从0z 连续变到1z 时,arg ()f z 的连续改变量.(3)对数类函数的公式(2个):● 设ln ln arg z z i z =+(称为确定分支的结构表示)是对数函数Ln z 在区域{}\0G ⊂内的一个分支函数(可以是单值的也可以是多值的,视具体问题确定),若已知ln z 在某一点0z G ∈的值为000ln ln arg z z i z =+,则此分支函数在另一点1z G ∈的值1ln z 要按下面的公式计算:110ln ln arg arg C z z i z i z =+∆+其中{}00arg Im ln z z =,01,C z z G =⊂是G 内从0z 到1z 的任一条有向简单曲线, arg C z ∆表示当动点z 沿C 从0z 连续变到1z 时,arg z 的连续改变量.● 设()f z 在区域G 内连续,且()0f z ≠,ln ()ln ()arg ()f z f z i f z =+是Ln ()f z 在区域G 内的一个分支函数(可以是单值的也可以是多值的,视具体问题确定),若已知ln ()f z 在某一点0z G ∈的值为000ln ()ln ()arg ()f z f z i f z =+,则此分支函数在另一点1z G ∈的值1ln ()f z 要按下面的公式计算:110ln ()ln ()arg ()arg ()C f z f z i f z i f z =+∆+其中{}00arg ()Im ln ()f z f z =,01,C z z G =⊂是G 内从0z 到1z 的任一条有向简单曲线,arg ()C f z ∆表示当动点z 沿C 从0z 连续变到1z 时,arg ()f z 的连续改变量.(4)根式类函数的公式(2个):● arg zi n e =(称为确定分支的结构表示)是根式函数在区域{}\0G ⊂内的0z G ∈0arg z i n e =,则此分支函数在另一点1z G ∈要按下面的公式计算:0arg argC z z i i n n e e ∆⋅其中0arg z i n e 0arg z i n e =中的因子0arg z i n e ,01,C z z G =⊂是G 内从0z 到1z 的任一条有向简单曲线,arg C z ∆表示当动点z 沿C 从0z 连续变到1z 时,arg z 的连续改变量.● 设()f z 在区域G 内连续,且()0f z ≠arg ()f z i n e =是根式类函数在区域G 0z G ∈的值为0arg ()f z i n e ,则此分支函数在另一点1z G ∈要按下面的公式计算:0arg ()arg ()C f z f z i i n n e e ∆=⋅其中0arg ()f z i n e 0arg ()f z i n e 中的因子0arg ()f z i ne ,01,C z z G =⊂是G 内从0z 到1z 的任一条有向简单曲线,arg ()Cf z ∆表示当动点z 沿C 从0z 连续变到1z 时,arg ()f z 的连续改变量.特别,取()()f z P z =(多项式函数)或()()f z R z =(有理函数)时,上述公式就是两类常用根式类函数分值函数已知初值求终值的公式.(5)一般幂函数的公式:● 设ln arg z i zz e e ααα=⋅(称为确定分支的结构表示)是一般幂函数在区域{}\0G ⊂内的一个分支函数(可以是单值的也可以是多值的,视具体问题确定),若已知z α在某一点0z G ∈的值为00ln arg 0z i z z e e ααα=⋅,则此分支函数在另一点1z G ∈的值1z α要按下面的公式计算:10ln arg arg 1C z i z i z z e e e αααα∆=⋅⋅其中0arg i z e α是初值00ln arg 0z i z z e e ααα=⋅中的因子0arg i z e α(具体可用00arg 0ln i z z z e e ααα=计算),01,C z z G =⊂是G 内从0z 到1z 的任一条有向简单曲线,arg C z ∆表示当动点z 沿C 从0z 连续变到1z 时,arg z 的连续改变量.9.在8涉及的计算中,幅角的连续改变量的计算是关键,下面列举的幅角连续改变量的计算公式是具体计算中常用的(希望熟练掌握):设C 是一条有向简单曲线,1()f z 和2()f z 在C 上连续,且1()0f z ≠,2()0f z ≠,则 1212arg ()()arg ()arg ()C C C f z f z f z f z ∆=∆+∆;1122()arg arg ()arg ()()C C C f z f z f z f z ∆=∆-∆;11arg ()C C f z n∆=∆. 特别,取1101()()()()m k k m f z P z a z a z a ==--,则注意到0arg 0C a ∆=,有11011arg ()arg ()()arg()m mk k C C m i C i i f z a z a z a k z a =∆=∆--=∆-∑ 取1101101()()()()()()()m n k k m n a z a z a P z f z Q z b z b z b ββ--==--,则注意到0arg 0C a ∆=,0arg 0C b ∆=,有111011101()arg ()arg()()()argarg()arg().()()mn C C k k m nm C i C i j C j i j n P z f z Q z a z a z a k z a z b b z b z b βββ==∆=∆--=∆=∆--∆---∑∑第三章 复积分的学习要点复变函数的积分(以下简称为复积分)是研究解析函数的重要工具之一.用这种工具我们可以证明解析函数的许多重要性质.例如,解析函数导数的连续性,解析函数的无穷可微性等,这些表面看起来只与微分学有关的命题,都可用复积分这一工具得到比较好地解决.另外,对解析函数,我们完全可以通过函数的连续性,再结合函数的适当积分特征(积分与路径无关)来加以刻画,从而使对解析函数研究摆脱以往过份依赖实、虚部二元实函数,受数学分析知识的限制这种尴尬的境地,为解析函数的研究开辟了新的途径和新的思路.实际上,解析函数的许多进一步研究,正是在有了积分定义法之后,才得以进一步深入.学习要点及基本要求1.能正确地理解复变函数积分的定义,掌握复积分与实、虚部二元实函数所产生的两个第二型曲线积分的关系,从而真正理解为什么复积分虽具有形式上的一元性,但实质上是与二元实函数的第二型线积分联系在一起的,具有第二型线积分的特点.复积分与实积分的具体关系如下:函数()(,)(,)f z u x y iv x y =+定义在平面有向光滑或逐段光滑曲线C 上,则()f z 沿C 可积或()d Cf z z ⎰存在⇔(,)d (,)d Cu x y x v x y y -⎰和(,)d (,)d Cv x y x u x y y +⎰都存在.此时还有()d (,)d (,)d (,)d (,)d CCCf z z u x y x v x y y i v x y x u x y y =-+⋅+⎰⎰⎰.2.熟练掌握复积分的若干基本性质以及基本性质的应用(比如:利用积分的估值性,估计复积分的模,证明一些与积分有关的极限问题等).3.熟练掌握复积分计算的两种基本方法——参数方程法和牛顿-莱布尼兹公式法,并能用这两种方法熟练计算复积分.● 熟记复积分的参数方程计算公式:记积分路径C (C 为光滑曲线)的参数方程为:()z z t =,0t t T ≤≤,其中00()z z t =,()Z z T =()f z 在积分路径C 上连续,则()d [()]()d T Ct f z z f z t z t t '=⋅⎰⎰,其中右边定积分上、下限要根据曲线C 的方向确定.另外为了能用上述公式顺利地进行计算,还要能正确写出一些常见曲线的参数方程,例如:(1)连接两点1z 和2z 的直线段12z z 的参数方程:121()z z z z t =+-,01t ≤≤. (2)圆周0z z ρ-=的参数方程0i z z e θρ=+,02θπ≤≤或πθπ-≤≤. ● 熟记复积分的牛顿-莱布尼兹公式:设函数()f z 在区域D 内连续,0z ,Z D ∈,C 是区域D 内从0z 到Z 的任意积分路径(要求是光滑或逐段光滑的曲线),若()f z 在区域D 内存在原函数()F z (即()()F z f z '=,z D ∈),则0()d ()d ()()()Z Zz z Cf z z f z z F z F Z F z ∆===-⎰⎰.这里值得注意的是:10 用牛顿-莱布尼兹公式计算积分的关键是:找到被积函数()f z 在包含积分路径C 的某区域内的原函数.20 当()F z 为某多值函数在包含积分路径C 的某单值化区域内的单值解析分支函数时,()F Z 的值一般不能随便取,要根据0()F z 的值(常常作为初值)以及z 沿C 从0z 连续变到Z 来确定(即分支函数的已知初值求终值的公式来确定).4.熟悉并掌握几个常用典型的积分:① 若C 是平面上的一条围线,a C ∉,记()I C 表示C 的内部,()W C 表示C 的外部,则()1()1()2,1d 0()0nCa I C n a I C n a W C n Zi z z a π∈=∈≠∈∈⎧⎪=⎨-⎪⎩⎰,,,,, . ② 若C 是平面上以a 为心,R 为半径的一段圆弧,其参数方程为:i z a R e θ=+⋅, (1202θθθπ≤≤≤≤),方向是θ从1θ到2θ(即θ增加的方向或逆时针方向),则2121(1)(1)111(),1d 1(),()(1)当当i n i n nCn n n i z e e z a n R θθθθ---=≠⋅-⎧⎪=⎨⋅--⎪-⎩⎰.特别,当C 为整个圆周z a R -=时,此时02θπ≤≤,112,1d 0,()nCn n i z z a π=≠⎧=⎨-⎩⎰当当. ③0d Cz Z z =-⎰,221d ()2C z z Z z =-⎰,其中C 为从0z 到Z 的任意光滑或逐段光滑曲线.特别当0z 与Z 重合(0Z z =),即C 为简单闭曲线时,d 0Cz =⎰,d 0Cz z =⎰.④ 要学会善于利用积分曲线的方程,对被积函数进行简化,例如当积分曲线为圆周2z R =时,可利用22R z z z ==⋅对被积函数进行简化等.5.了解并熟悉柯西(积分)定理的各种形式,理解各种形式的条件和结论的含义,理解为什么积分与路径无关能成为单连通区域内解析函数的积分特征;熟练掌握运用各种形式的柯西(积分)定理计算复积分的方法(理解各种形式的柯西定理在计算积分中所起的作用);初步掌握利用复积分来解决某些定积分问题的方法,体会这种方法的基本思路:即先选择适当的复积分,通过复积分的方法计算出积分的值,然后再利用参数方程法将复积分转化为实积分,通过比较实部和虚部,达到解决实积分的目的).初步掌握利用柯西定理来解决解析函数的原函数的存在性问题,关注以下三个要点:生的变上限函数.内的一个原函数.一个原函数;当解析函数在此区域内的积分与路径有关时,它一定没有原函数,此时变上限函数是多值函数.附:定理3.3 若函数()f z 在单连通区域D 内解析,0z D ∈为取定的一点,则区域D 定义的变上限函数0()()d Z z F z f ξξ=⎰在D 解析,且为()f z 在D 内的原函数,即()()F z f z '=,z D ∈.定理3.4 若函数()f z 在单连通区域D 内连续,且积分与路径无关,0z D ∈为取定的一点,则区域D 定义的变上限函数0()()d Z z F z f ξξ=⎰在D 解析,且为()f z 在D 内的原函数,即()()F z f z '=,z D ∈.问题思考:若解析函数()f z 在某多连通区域D 内的变上限函数0()()d Z z F z f ξξ=⎰是多值函数(即()f z 在D 内的积分与路径有关),试用考虑如何将0()()d Z z F z f ξξ=⎰在D 内单值化?并由此再体会第二章中,为什么将多值函数单值化时,要用割线将定义域割开,其道理是什么?6.能正确地理解柯西(积分)公式的含义,掌握其证明的方法及其如下统一形式:设D 为有界区域,C 为其边界,若()f z 在D 解析,在闭区域D D C =+上连续(即()f z 可以连续到C 上),则(),1()d 20,C f z zD f i z z D D Cξξπξ∈⎧⎪=⎨-∉=+⎪⎩⎰其中1()d 2C f i zξξπξ-⎰也称为柯西型积分.并能熟练地应用柯西(积分)公式或其统一形式来计算复积分或某些其它的值(如()f z 在某一点的导数值等).7.熟练掌握解析函数的高阶导数公式,并能熟练地运用高阶导数公式来计算复积分或证明某些定积分问题(如:220(21)!!cos d 2(2)!!n n n πθθπ-=⋅⎰等).8.掌握解析函数的无穷可微性、复积分的柯西不等式、关于整函数的刘维尔定理及其刘维尔定理的简单应用(如:证明某些整函数为常函数,证明代数学基本定理等). 9.掌握莫勒拉定理以及解析函数的积分定义法. 10.归纳复积分()d Cf z z ⎰的常用计算方法:当C 是非封闭简单曲线时,主要有下面的方法:① 利用C 的参数方程,将复积分()d Cf z z ⎰化为关于参数的定积分;② 补充适当积分路径与原积分路径合成封闭曲线,再用柯西定理或柯西公式以及参数方程法.此时要求补充的积分路径尽可能简单,以便在补充的积分路径上的复积分计算起来比较容易;③ 利用复积分的牛顿—莱布尼兹公式. 当C 是简单闭曲线时,主要有下面的方法:① 利用C 的参数方程,将复积分()d Cf z z ⎰化为关于参数的定积分;② 利用柯西定理或柯西(积分)公式或高阶导数的积分公式. ③ 利用教材第3章习题3的第11或12题. 11.单连通区域内积分与路径无关的两种说法:设D 是单连通区域,函数()f z 定义在D 上,则下面的两种说法是等价的:①对于D 内任意两点0z ,1z ,以及D 内任意一条以0z 为起点,1z 为终点的简单曲线C ,总有()d Cf z z ⎰的值只与0z 和1z 有关,而与D 内从0z 到1z 的简单曲线C 无关(即积分与路径无关).②对于D 内任意的简单闭曲线C ,总有()d 0Cf z z =⎰.注意:这两种说法也适合于多连通区域的情形.第四、五章 复级数的学习要点复级数也是研究解析函数的一种重要的工具,实际上,解析函数的许多重要性质,还需要借助适当的级数才能得到比较好的解决。