复变函数-复习笔记

第一章:

  复数的模,三角表示法,指数表示法,求根与求幂,平面映射

  复数为x + yi

  复数的模为 sqrt(x+ y2)

  复数的三角表达式为 sqrt(x+ y2)(cosθ + sinθ * i)

  复数的指数表达式为 sqrt(x+ y2)e

  求复数的n次幂可使用指数表达式简化计算

  求复数的i次根号可使用sqrt(x+ y2)e + 2kπ的i次根号求得, 一共有i个解 k = 0,1,2,,,,,,i-1

  平面映射  w  = 1/z  

  设w = u + i*v   z = x + y*i

  带入w = 1/z可得 x = u/(u2 + v2)   y = -v/(u2 + v2

  带入z平面中的方程即可得到w平面上对应的方程

第二章:

  可导性,解析性,初等函数的化简

  可导:从各个方向趋近于点p的导数相同即点p可导

  可微:同一元函数

  解析:在p和p的邻域内处处可导

  

  

  可导的充要条件:

    f(z) = u(x,y) + i*v(x,y)

    u,v在定义域点x+iy可微且满足柯西黎曼方程

    柯西黎曼方程: ∂u / ∂x = ∂v / ∂y       ∂u / ∂y = -∂v / ∂x

  

  解析的充要条件:

    f(z) = u(x,y) + i*v(x,y)

    u,v在定义域D内处处可微且满足柯西黎曼方程

    柯西黎曼方程: ∂u / ∂x = ∂v / ∂y       ∂u / ∂y = -∂v / ∂x

  区别在于一个是点,一个是定义域

  初等函数

    大部分初等函数服从实数域上初等函数的性质

    z = x + i*y

    e= ex(cosy  + i siny)

    ez + 2kπi = ez

    Lnz = ln(|z|) + i Argz

    因为角度又可以加2kπ

    所以定义主值为  ln(|z|) + i argz

    chZ = (ez + e-z ) / 2

    shZ = (ez - e-z ) / 2 

    thZ = (ez - e-z ) / (ez + e-z )

    chZ' = shZ

    shZ' = chZ

    cos(Z) =  (ezi + e-zi ) / 2    

    sin(Z) = (ezi - e-z i) / 2 

    ab = eblna

第三章

  积分的定义同实数域上的相同,但与实数域不同的是,面积不一定是实数,有可能是虚数

  当f(z)解析时,积分为0,不解析时,使用如下解法

  积分的计算方法1:

    按照积分曲线,将x,y用t表示,将i当成常数提出来,然后就是普通的积分了,要注意的是,dz也要相应的转化为dt

  

  柯西古萨基本定理:

  若f(z)在单通区域内处处解析,那么f(z)沿B内的任何一条封闭曲线C的积分为0   

  复合闭路定理:

  设C为多联通区域D的一条简单闭曲线,C1,,,,,Cn是在C内部的简单闭曲线,他们不包含也互补相交

  并且C,C1,,,,,Cn为边界的区域全含与D,如果f(z)在D那么

  ∫f(z)dz 在C上的积分=在C1,,,,,Cn上积分的和

  

  ∫ 1 / (z-z0)  dz = 2πi   

  ∫ 1 / (z-z0)n  dz = 0   n>=2 

  积分的计算方法2:

    求积分时将导致函数不解析的点提取出来

    将积分区域分割成一部分一部分的小块,每一小块包含一个不解析点    

    将函数转化为 1/(z - z0)的形式即可求得积分

    

  积分的计算方法3:

    f(z0) = 1 /  2πi    * ∫  f(z) / (z-z0) dz

    fn(z0) = n! /  2πi    * ∫  f(z) / (z-z0)n+1 dz

  由已知的调和函数求解析函数

    函数是调和函数的充要条件:

      α2Φ / αx+ α2Φ / αy2 = 0

    若函数f(x,y) = u(x,y) + i*v(x,y)中的u, v满足柯西黎曼方程

    则称u,v为共轭调和函数

 

 第四章

  判断级数是否收敛

  1.分别判断实部和虚部是否收敛,若均收敛则级数收敛

  2.将级数用e来表达,若收敛,则级数收敛 参见P142 1.2

  判断是否收敛

  把级数分为两个部分,每个部分都要满足收敛条件

  an+1 / an < 1

  n√ ̄an < 1 

  满足这两个条件即收敛

  绝对收敛性

  判断n->∞|an|是否收敛

  要记住Σ 1/n发散

  幂级数的收敛半径

  幂级数为 Σai*zi

  那么收敛半径为 1/limnΓ|an|

   

  若lim|cn+1 / cn|为常数u

  则收敛半径 为 1/u

  函数的幂级数展开

  常见幂级数展开有 1 / (1 - z) = 1 + z + z2 + ......+ zn

  对于一个函数我要想办法把他转变为1 / (1 - f(z)) 这样我的幂级数展开就可以写为

  在转化过程时

  对于原函数g(z)

  我找到距离展开点最近的奇点

  在这个范围内画圆

  在我对函数进行变形的过程时

  保证在这个范围内,函数一直是解析的即可

  

  1 / (1 - f(z)) = 1 + f(z) + f2(z) + ....... + fn(z)

  

  若要求在z0处展开

  则要将函数转化为 1 / (1 - f(z - z0))

  

  对于负高次函数,可通过 1 / (1 - f(z - z0))求导的方式来获得泰勒展开式

  洛朗级数

  若f(z)在z0处不解析,那就不能使用幂级数展开了

  这个时候就可以使用洛朗级数展开

  对于给定圆环域

  我先将函数展开成f(z) = Σ g(z) * 1 / (1 - c(z))  的形式

  要求c(z) 在给定圆环域内 n ->∞时 c(z)n必须收敛

  然后再按照幂级数展开的方式去做即可

   

  

 第五章

  奇点,极点

  若f(z) 在z0处不解析 则z0为f(z)的奇点

  若lim z -> z0 f(z) 为常数,则z0为f(z)的可去奇点

  若lim z -> z0 f(z) = ∞,则z0为f(z)的极点

  若lim z -> z0 f(z) = 不存在,则z0为f(z)的本性奇点

  

  对于极点来说,若z0重复出现n次,则z0为n级极点

  若f(z) = P(z) / Q(z)

  那么 z0是Q(Z)的n级0点,是P(z)的m级0点

  那么z0是f(z)的n - m级极点 

  留数

  若z0为f(z)的一级奇点

  Res(f(z), z0) =  lim z->z0  (z - z0) *f(z)   

  

  若z0为f(z)的m级奇点

  Res(f(z), z0) =  lim z->z0  1/(m-1)!   * (  dm-1(z-z0)m f(z)  )   / dzm-1

  

  

  若f(z) = P(z) / Q(z)

  若z0为一级极点

  那么Res(f(z), z0) =  lim z->z0  P(z) / Q'(z)

  对于f(z)其在复平面上所有留数的和为0,若圆周内留数过多,可求圆周外的留数的相反数来代替元周内的留数

  Res(f(z), ∞) = Res(f(1/z) * 1 / z2,  0)

  

  留数定理

  ∫ f(z)dz = 2πi*Res(f(z), z0)  

  要求圆域内只有z0一个极点

  

  求定积分

  sinθ = (z2 - 1 )/ 2iz

  cosθ = (z2 + 1 )/ 2z

  dθ = dz / iz

原文地址:https://www.cnblogs.com/shensobaolibin/p/10116510.html