第一章:
複數的模,三角表示法,指數表示法,求根與求冪,平面對映
複數為x + yi
複數的模為 sqrt(x2 + y2)
複數的三角表示式為 sqrt(x2 + y2)(cosθ + sinθ * i)
複數的指數表示式為 sqrt(x2 + y2)eiθ
求複數的n次冪可使用指數表示式簡化計算
求複數的i次根號可使用sqrt(x2 + y2)eiθ
+ 2kπ的i次根號求得, 一共有i個解 k = 0,1,2,,,,,,i-1
平面對映 w = 1/z
設w = u + i*v z = x + y*i
帶入w = 1/z可得 x = u/(u2 + v2) y = -v/(u2 + v2)
帶入z平面中的方程即可得到w平面上對應的方程
第二章:
可導性,解析性,初等函式的化簡
可導:從各個方向趨近於點p的導數相同即點p可導
可微:同一元函式
解析:在p和p的鄰域內處處可導
可導的充要條件:
f(z) = u(x,y) + i*v(x,y)
u,v在定義域點x+iy可微且滿足柯西黎曼方程
柯西黎曼方程: ∂u / ∂x = ∂v / ∂y ∂u / ∂y = -∂v / ∂x
解析的充要條件:
f(z) = u(x,y) + i*v(x,y)
u,v在定義域d內處處可微且滿足柯西黎曼方程
柯西黎曼方程: ∂u / ∂x = ∂v / ∂y ∂u / ∂y = -∂v / ∂x
區別在於乙個是點,乙個是定義域
初等函式
大部分初等函式服從實數域上初等函式的性質
z = x + i*y
ez = ex(cosy + i siny)
ez+ 2kπ
i = ez
lnz = ln(|z|) + i argz
因為角度又可以加2kπ
所以定義主值為 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
第三章積分的定義同實數域上的相同,但與實數域不同的是,面積不一定是實數,有可能是虛數
當f(z)解析時,積分為0,不解析時,使用如下解法
積分的計算方法1:
按照積分曲線,將x,y用t表示,將i當成常數提出來,然後就是普通的積分了,要注意的是,dz也要相應的轉化為dt
柯西古薩基本定理:
若f(z)在單通區域內處處解析,那麼f(z)沿b內的任何一條封閉曲線c的積分為0
復合閉路定理:
設c為多聯通區域d的一條簡單閉曲線,c1,,,,,cn是在c內部的簡單閉曲線,他們不包含也互補相交
並且c,c1,,,,,cn為邊界的區域全含與d,如果f(z)在d那麼
∫f(z)dz 在c上的積分=在c1,,,,,cn上積分的和
∫ 1 / (z-z0) dz = 2πi
∫ 1 / (z-z0)n dz = 0 n>=2
積分的計算方法2:
求積分時將導致函式不解析的點提取出來
將積分區域分割成一部分一部分的小塊,每一小塊包含乙個不解析點
將函式轉化為 1/(z - z0)的形式即可求得積分
積分的計算方法3:
f(z0) = 1 / 2πi * ∫ f(z) / (z-z0) dz
fn(z0) = n! / 2πi * ∫ f(z) / (z-z0)n+1 dz
由已知的調和函式求解析函式
函式是調和函式的充要條件:
α2φ / αx2 + α2φ / αy2 = 0
若函式f(x,y) = u(x,y) + i*v(x,y)中的u, v滿足柯西黎曼方程
則稱u,v為共軛調和函式
第四章判斷級數是否收斂
1.分別判斷實部和虛部是否收斂,若均收斂則級數收斂
2.將級數用e來表達,若收斂,則級數收斂 參見p142 1.2
判斷是否收斂
把級數分為兩個部分,每個部分都要滿足收斂條件
an+1 / an < 1
n√ ̄an
< 1
滿足這兩個條件即收斂
絕對收斂性
判斷n->∞|an|是否收斂
要記住σ 1/n發散
冪級數的收斂半徑
冪級數為 σai*zi
那麼收斂半徑為 1/limnγ|an|
若lim|cn+1 / cn|為常數u
則收斂半徑 為 1/u
函式的冪級數展開
常見冪級數展開有 1 / (1 - z) = 1 + z + z2 + ......+ zn
對於乙個函式我要想辦法把他轉變為1 / (1 - f(z)) 這樣我的冪級數展開就可以寫為
在轉化過程時
對於原函式g(z)
我找到距離展開點最近的奇點
在這個範圍內畫圓
在我對函式進行變形的過程時
保證在這個範圍內,函式一直是解析的即可
1 / (1 - f(z)) = 1 + f(z) + f2(z) + ....... + fn(z)
若要求在z0處展開
則要將函式轉化為 1 / (1 - f(z - z0))
對於負高次函式,可通過 1 / (1 - f(z - z0))求導的方式來獲得泰勒展開式
洛朗級數
若f(z)在z0處不解析,那就不能使用冪級數展開了
這個時候就可以使用洛朗級數展開
對於給定圓環域
我先將函式展開成f(z) = σ g(z) * 1 / (1 - c(z)) 的形式
要求c(z) 在給定圓環域內 n ->∞時 c(z)n必須收斂
然後再按照冪級數展開的方式去做即可
第五章奇點,極點
若f(z) 在z0處不解析 則z0為f(z)的奇點
若lim z -> z
0 f(z) 為常數,則z0為f(z)的可去奇點
若lim z -> z
0 f(z) = ∞,則z0為f(z)的極點
若lim z -> z
0 f(z) = 不存在,則z0為f(z)的本性奇點
對於極點來說,若z0重複出現n次,則z0為n級極點
若f(z) = p(z) / q(z)
那麼 z0是q(z)的n級0點,是p(z)的m級0點
那麼z0是f(z)的n - m級極點
留數若z0為f(z)的一級奇點
res(f(z), z0) = lim z->z0 (z - z0) *f(z)
若z0為f(z)的m級奇點
若f(z) = p(z) / q(z)
若z0為一級極點
那麼res(f(z), z0) = lim z->z0 p(z) / q'(z)
對於f(z)其在復平面上所有留數的和為0,若圓周內留數過多,可求圓周外的留數的相反數來代替元週內的留數
res(f(z), ∞) = res(f(1/z) * 1 / z2, 0)
留數定理
∫ f(z)dz = 2πi*res(f(z), z0)
要求圓域內只有z0乙個極點
求定積分
sinθ = (z2 - 1 )/ 2iz
cosθ = (z2 + 1 )/ 2z
dθ = dz / iz
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