第3章复变函数与积分变换
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复变函数及积分变换重点公式归纳
复变函数是指定义在复数域上的函数,其自变量和函数值都是复数。复变函数可以表示为两个实变量的函数,即f(z)=u(x,y)+iv(x,y),其中u(x,y)和v(x,y)是实变量的函数。复变函数的积分变换是指对复变函数进行积分变换,得到新的复变函数。
在复变函数的积分变换中,有一些重要的公式需要归纳,包括:
1.度量公式:
对于复变函数f(z)=u(x,y)+iv(x,y),其微分形式为dz=dx+idy。根据度量公式,有dx=\frac{1}{2}(dz+d\bar{z}),dy=\frac{1}{2i}(dz-d\bar{z})。
2.柯西-黎曼方程:
对于复变函数f(z)=u(x,y)+iv(x,y),满足柯西-黎曼方程的充要条件是u_x=v_y和u_y=-v_x。
3.柯西-黎曼积分定理:
对于一个闭合曲线C,如果复变函数f(z)在C内解析(即在C内柯西-黎曼方程成立),那么有\oint_C f(z)dz=0。
4.柯西积分公式:
对于一个有界区域D和在D内解析的复变函数f(z),柯西积分公式为\oint_C \frac{f(z)}{z-a} dz=2\pi i f(a),其中C是D内包围点a的闭合曲线。
5.柯西积分公式的推广: 对于一个有界区域D和在D内解析的复变函数f(z),柯西积分公式的推广形式为\oint_C \frac{f(z)}{(z-a)^n} dz=2\pi i \frac{f^{(n-1)}(a)}{(n-1)!},其中C是D内包围点a的闭合曲线。
6.柯西积分公式的应用:
柯西积分公式可以用于计算复变函数的积分,如计算围道上的积分或者在无穷远处的积分等。
7.柯西主值公式:
对于一个有界区域D和在D内解析的复变函数f(z),柯西主值公式为\frac{1}{2\pi i}\int_C \frac{f(z)}{z-a} dz=PV\frac{1}{2\pi
第二章小结
本章主要介绍了解析函数的概念,给出了一些初等函数的定义,并研究了这些初等函数的性质, 主要知识点有
一、与函数解析有关的问题:要看解析,先看可导
1. 解析与可导的关系:
区域内等价,一点处并不等价,一点处解析是比一点处可导更强的概念
2. 一元实变函数具有的一些求导运算法则对复变函数同样成立,如四则运算、复合运算、反函数求导等
3.形式较简单的函数在一点可导的判断及求导方法
(1). 可导定义
(2). 转化为这些复变函数对应的两个二元实变函数的讨论
a. 判断可导:可微性、C-R方程
b. 求导:'()uvfzixx
4. 形式较复杂函数在一点可导判断及求导步骤:
拆解为一些形式较简单的函数;研究这些函数的可导性并求导;利用求导法则得原函数的可导性及导数
二、与初等函数有关的问题及要求
1. 熟记各种初等函数的定义公式、解析性及求导公式
2. 高数中的初等函数与复变函数中初等函数的区别
ze仅是一个记号、指数函数的周期为2()kikZ;负实数的对数有意义、11,nnnLnznLnzLnzLnz在复数范围内不再成立;(0)bbLnaaea;sin1,cos1zz在复数范围内不再成立
三、与三角函数及双曲函数有关的复数方程的求解步骤
1. 根据三角函数及双曲函数的定义将所给方程用ize或ze表示
2. 整理为关于ize或ze的一元二次方程后并配方、开方
3. 利用方程wez解的公式得原方程解公式
例 求解方程shzi
第三章 复变函数的积分
(Integration of function of thecomplex variable)
第一讲
授课题目:§3.1复积分的概念
§3.2柯西积分定理
教学内容:复变函数的积分的定义、复变函数积分的计算问题、复变函数积分的基本性质、柯西积分定理.
学时安排:2学时
教学目标:1、了解复变函数积分的定义和性质,会求复变函数在曲线上的积分
2、会用柯西积分定理和复合闭路定理计算积分,了解不定积分的概念
教学重点:复变函数积分的计算问题
教学难点:柯西积分定理
教学方式:多媒体与板书相结合
作业布置:7675P思考题:1、2、习题三:1-10
板书设计:一、复变函数积分的计算问题
二、柯西积分定理
三、举例
参考资料:1、《复变函数》,西交大高等数学教研室,高等教育出版社.
2、《复变函数与积分变换学习辅导与习题全解》,高等教育出版.
3、《复变函数论》,(钟玉泉编,高等教育出版社,第二版)2005年5月.
4、《复变函数与积分变换》苏变萍 陈东立编,高等教育出版社,2008年4月.
课后记事:1、会求复变函数在曲线上的积分
2、用柯西积分定理和复合闭路定理计算积分计算方
法掌握不理想
3、利用课余时间多和学生交流
教学过程:
§3.1 复积分的概念
(The conception of complex integration)
一、复变函数的积分的定义(Complex function of the integral definition)
定义(Definition)3.1设在复平面上有一条连接A及B两点的光滑简单曲线C设),(),()(yxivyxuzf是在C上的连续函数.其中),(yxu及),(yxv是)(zf的实部及虚部.把曲线C用分点BzzzzzAnn,...,,,1210分成n个小弧段,其中),...,2,1,0(nkyxzkkk
41 第3章 复变函数的积分
3.1 复变函数积分、柯西积分定理与解析函数的导数
复变函数的积分本质上是二元函数的第二类线积分.
积分时用到0dsincos;dcossin22d
3-1 设C是iez,从π到π的一周,则Re()dCzz( ).
(A)-π (B)π (C)πi (D)πi
解 cos,sin,Re()cos,d(sinixyzz
故 ππ2πRe()dcossindicosdπi.Czz 选(D).
3-2 ||1sinπd21zzzz( ).
(A)2πi (B)2πi (C)πi (D)πi
解 原式12sinπz2πiπi.2z 选(D).
这些题均可用留数做,在这里是为了熟悉柯西积分公式及复合闭路定理.
3-3 2||1cos2πd861zzzzz( ).
(A)0 (B)πi (C)πi (D)2πi
解 2861(41)(21)zzzz,在||1z内被积函数有2个奇点:12z和14z,故
原式1142πicos2πcos2ππiπ.22+141zzzzizz 选(B).
3-5 22|1|3sinπd231xzzzz( ).
(A)0 (B)πi (C)2πi (D)2πi
解 1z和12z都是奇点,故
原式112sinπsinπ2πiπi2πi2+11zzzzzz. 选(C).