复变函数总结完整版

时间:2024.4.22

第一章      复数

1   =-1            欧拉公式       z=x+iy

   实部Re z                        虚部   Im z

2运算     ①       

         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=Arg z= k=±1±2±3…

把位于-π<≤π的叫做Arg z辐角主值 记作=

4如何寻找arg z

例:z=1-i     

z=i      

z=1+i    

z=-1      π

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  

         称时以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      所以

例3证明不可导

解:令  

时,不存在,所以不可导。

定理: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

的一个邻域内都可导,此时称处解析。

用C-R条件必须明确u,v

四则运算          

                          

               ☆

       

例:证明 

解:

       

   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   ②  ③

Ⅲ对数函数  称满足叫做的对数函数,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

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:         

          

         

★  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,

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:

   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

   

③精准分离  

例:

6  调和函数

满足则称叫做D内的调和函数

在D内解析

所以

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  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

     

 

 

4  级数问题

    部分和数列

   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   

          

  绝对收敛

  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:若函数的去心邻域内解析,在点不解析,则称的孤立奇点。

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:求函数处的留数。

解:因为为一级零点,而,因此为一级极点。

例2:求函数处的留数

解: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    

注:

例1:求          的

解:

例2:求             

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-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

时有定义

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