复变函数第五章解析函数的洛朗(Laurent)展式与孤立奇点知识点总结
第五章解析函数的洛朗（Laurent）展式与孤立奇点
§1.解析函数的洛朗展式
1.双边幂级数
2.（定理5.1）：收敛圆环H，
（1）H内绝对收敛且内闭一致收敛于f(z)=f1+f2
（2）函数f在H内解析
（3）f在H内可逐项求导p次
（4）可沿H内曲线C逐项积分
注：对应于定理4.13
3.（定理5.2 洛朗定理）：在圆环内解析的函数f必可展成双边幂级数，其中
c n=1fξ
n+1
Γ
dξ,(n=0,±1,±2…)
Γ为圆周|ξ?a|=ρ,
f和圆环唯一决定系数c n
4.泰勒级数是洛朗级数的特殊情形
5.孤立奇点（奇点：不解析点）
注：多值性孤立奇点即支点
6.如果a为f(z)的一个孤立奇点，则必存在正数R，使得f(z)在点a的去心邻域K-{a}：0<|z-a| §2.解析函数的孤立奇点 1.正则部分、主要部分 2.可去奇点、极点（m阶极点，单极点）、本质奇点 3.（定理5.3）可去奇点的特征（三点等价）： （1）f(z)在a点主要部分为零 （2）可去奇点的判定条件：lim z→a f z=b(≠∞) （3）f(z)在a的去心邻域内有界 4.施瓦茨（Schwarz）引理：如果函数f(z)在单位圆|z|<1内解析，并且满足条件 f0=0,f z<1z<1, 则在单位圆|z|<1内恒有 f z≤z， 且有 f′0≤1 如果上式等号成立，或在圆|z|<1内一点z0≠0处前一式等号成立，则（当且仅当） f z=e iαz（z<1） 其中α是一实常数。 5.（定理5.4）：m阶极点的特征（三点等价） （1）主要部分为有限项（系数c?m≠0） （2）f(z)在点a的某去心邻域内能表示成 f z=λ(z) m 其中λ(z)在点a的邻域内解析，且λ(a)≠0; （3）g z=1 f(z) 以点a为m阶零点（可去奇点要当作解析点看，只要令g(a)=0） 注：f(z)以a为m阶极点?1 f(z) 以点a为m阶零点 6.（定理5.5）：函数f(z)的孤立奇点a为极点的充要条件是 lim z→a f z=∞ 7.（定理5.6）：函数f(z)的孤立奇点a为本质奇点的充要条件是 lim z→a f z≠ b（有限数） ∞， 即lim z→a f(z)不存在 8.（定理5.7）：若z=a为函数f(z)之一本质奇点，且在点a的充分小去心邻域内部委零，则z=a亦必为1 f(z) 的本质奇点。 9.（定理5.8 皮卡（Picard）定理）:本质奇点的无论怎样小的去心邻域内，函数f(z)可以取任意接近于预先给定的任何数值（有限的或无穷的） 注：由本质奇点的稠密性，本质奇点仍为倒数的本质奇点 10.（定理5.9 皮卡（大）定理）：如果a为函数的本质奇点，则对于每一个A≠∞，除掉可能一个值A=A0外，必有趋于a的无线点列{z n}，使f(z n)=A. §3.解析函数在无穷远点的性质 分别对应于上节定理5.3-5.6 §4.整函数与亚纯函数的概念 1.整函数：整个复平面上解析的函数 2.（定理5.10）：若f(z)为一整函数，则 （1）z=∞为f(z)的可去奇点的充要条件为：f(z)=常数c0； （2）z=∞为f(z)的m阶极点的充要条件为：f(z)是一个m次多项式 c0+c1z+…+c m z m （3）z=∞为f(z)的本质奇点的充要条件为：展式有无穷多个c n不等于零。（我们称这样的f(z)为超越整函数） 3.亚纯函数：奇点只有极点的单值性解析函数 4.（定理 5.11）：一函数f(z)为有理函数的充要条件为：f(z)在扩充z平面上除极点外没有其他类型的奇点。 5.超越亚纯函数：非有理函数的亚纯函数 6.整函数是亚纯函数的一种特例 7.f(z)是单叶整函数的充要条件：f(z)=az+b=c0z+b（a,c0≠0） 第一章:复数与复变函数 这一章主要是解释复数和复变函数的相关概念,大部分内容与实变函数近似,不难理解。 一、复数及其表示法 介绍复数和几种新的表示方法,其实就是把表示形式变来变去,方便和其他的数学知识联系起来。 二、复数的运算 高中知识,加减乘除,乘方开方等。主要是用新的表示方法来解释了运算的几何意义。 三、复数形式的代数方程和平面几何图形 就是把实数替换成复数,因为复数的性质,所以平面图形的方程式二元的。 四、复数域的几何模型——复球面 将复平面上的点,一一映射到球面上,意义是扩充了复数域和复平面,就是多了一个无穷远点,现在还不知道有什么意义,猜想应该是方便将微积分的思想用到复变函数上。 五、复变函数 不同于实变函数是一个或一组坐标对应一个坐标,复变函数是一组或多组坐标对应一组坐标,所以看起来好像是映射在另一个坐标系里。 六、复变函数的极限和连续性 与实变函数的极限、连续性相同。 第二章:解析函数 这一章主要介绍解析函数这个概念,将实变函数中导数、初等函数等概念移植到复变函数体系中。 一、解析函数的概念 介绍复变函数的导数,类似于实变二元函数的导数,求导法则与实变函数相同。 所谓的解析函数,就是函数处处可导换了个说法,而且只适用于复变函数。而复变函数可以解析的条件就是:μ对x与ν对y的偏微分相等且μ对y和ν对x的偏微分互为相反数,这就是柯西黎曼方程。二、解析函数和调和函数的关系 出现了新的概念:调和函数。就是对同一个未知数的二阶偏导数互为相反数的实变函数。而解析函数的实部函数和虚部函数都是调和函数。而满足柯西黎曼方程的两个调和函数可以组成一个解析函数,而这两个调和函数互为共轭调和函数。 三、初等函数 和实变函数中的初等函数形式一样,但是变量成为复数,所以有一些不同的性质。 第三章:复变函数的积分 这一章,主要是将实变函数的积分问题,在复变函数这个体系里进行了系统的转化,让复变函数有独立的积分体系。但是很多知识都和实变函数的知识是类似的。可以理解为实变函数积分问题的一个兄弟。 一、复积分的概念 复积分就是复变函数的积分,实质是两个实二型线积分。所以应该具有相应的实二型线积分的性质。复积分存在的充分条件是实部函数和虚部函数都连续。 二、柯西积分定理 《复变函数论》试题库 梅一A111 《复变函数》考试试题（一） 1、 =-?=-1||0 0)(z z n z z dz __________.（n 为自然数） 2. =+z z 2 2cos sin _________. 3.函数z sin 的周期为___________. 4.设 11 )(2+= z z f ，则)(z f 的孤立奇点有__________. 5.幂级数 n n nz ∞ =∑的收敛半径为__________. 6.若函数f(z)在整个平面上处处解析，则称它是__________. 7.若ξ=∞→n n z lim ，则=+++∞→n z z z n n ...lim 21______________. 8.= )0,(Re n z z e s ________，其中n 为自然数. 9. z z sin 的孤立奇点为________ . 10.若0z 是 )(z f 的极点，则___ )(lim 0 =→z f z z . 三.计算题（40分）： 1. 设 )2)(1(1 )(--= z z z f ，求)(z f 在} 1||0:{<<=z z D 内的罗朗展式. 2. .cos 1 1||?=z dz z 3. 设 ? -++=C d z z f λ λλλ1 73)(2，其中 }3|:|{==z z C ，试求).1('i f + 4. 求复数 11 +-= z z w 的实部与虚部. 四. 证明题.(20分) 1. 函数 )(z f 在区域D 内解析. 证明：如果|)(|z f 在D 内为常数， 那么它在 D 内为常数. 2. 试证 : ()f z = 在割去线段0Re 1z ≤≤的z 平面内能分出两 个单值解析分支, 并求出支割线0Re 1z ≤≤上岸取正值的那支在1z =-的值. 浅谈复变函数中有限孤立奇点的类型判断 桂林电子科技大学!王会勇 !摘!要"本文就工科复变函数课程中有关孤立奇点类型判断的教学提出了建议" !关键词"极点!判断!解析 !!留数与留数定理是复变函数课程中的重要内容!同时也是 一个难点"在实际的教学中!笔者发现!很多学生在完成’留数 定理在定积分计算上的应用(部分的学习后!对本章内容感觉 很生涩!并难于下手解题"笔者调查发现!多数同学反映此部 分的难点在于对孤立奇点的类型的判断和计算极点处的留数 两方面"这与现行通用教材%如文献#和文献)&中对该部分的 总结和选取有关"根据实际的教学经验!并参考相关文献!笔 者建议该部分教学内容和顺序简列如下$ 简捷报数起卦 佛山科学技术学院!谭伟良 !摘!要"本文介绍一些报数快速起卦的八卦预测方法!文中透露了一些起卦等预测方面的奥妙" !关键词"易!起卦!预测!占卜 #C什么是报数起卦 本文重点介绍报两数起卦$要起卦时!想一下有关要预测的事!然后报或想出两个数!其中小的数除以E余数作外%上&卦!大的数除以E余数作内%下&卦!报或想出的两个数的和除以Q余数作动爻位"报数起卦法还有一数时辰法#两数时辰法和二数多数法" "C报数起卦法的特点和注意事项 报数起卦法不用知方向!纯两数起卦法则连时间也不用知道#不用时辰的运算!相当吸引人"用两数时辰法计算变爻位的方法设定了所问事物的存在值由所报两数和时辰三部分的组成!而纯两数起卦法则设定了所问事物的存在值分别由报出的两数组成"由于各个人的敏感点不一定相同!因工作或体育爱好而习惯腰#身转动的人!可能容易体会到转动身体起卦!%用多方向或方位起卦时!如果提问包含的时间和空间太长#太大或界定不太清楚!则变数很多!身体转很多次)一个多爻变的卦相当于一口气起了多个卦!可根据变爻出现先后分为多个卦&!方向和报数两种方法灵活运用也行"天机不可泄露!就像还没有到站的时候不要下车一样!什么时候出现什么都有一定的规则或惯性或过程!所以知道某些预测结果时!不要轻易泄露!以知而不太知#不太执着等技巧调整自我!以保安全!请参考本人其他文章" )C介绍某些重要原理 %#&设定原理$设起卦的方法为 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 y y z x x y y z x ππ? ≥=+?? 解析函数的孤立奇点类型判断及应用 摘要孤立奇点的应用在解析函数的学习和对其性质分析研究中有着重要作用，而留数计算是复变函数中经常碰到的问题。解析函数在不同类型的孤立奇点处的计算方法不同，关键我们要先判断其类型。本文在分析整理了相关资料的基础上，首先给出了孤立奇点的定义、分类及其类型的判别定理和相关推及引理，其中在考虑极点处的留数求法时，又根据单极点、二阶极点，m阶极点的求法不同，结合例子给出极点阶数的判断方法。并通过有限孤立奇点的判别对解析函数无穷远点的性态进行研究，分析能否把有限孤立奇点的特征应用到无穷远点，进而探讨了孤立奇点在留数计算中的应用，使得孤立奇点的知识更加系统、全面。关键词孤立奇点可去奇点极点本质奇点判断留数计算 前言 在复变函数论中，留数是非常重要的，而解析函数的孤立奇点是学习留数的基础，只有掌握了孤立奇点的相关性质，才能更好的学好留数。目前，在相关资料中，对孤立奇点的判别及应用已较为完备，如在许多版本的《复变函数论》中对孤立奇点的判别做了详细的说明和解释，使我们对孤立奇点的了解更透彻。但在现实中有时我们遇到的留数计算具体例子，运用定理判别会比较麻烦，还需要前后知识的衔接，这为留数计算增加了障碍。本文就是在此基础上作进一步的探讨，将判断这一工作拿出来单独讨论，通过对论文的撰写，将把孤立奇点类型的判别及在留数运算中的应用更全面化、系统化。此项研究内容可以对以后学习此部分内容的同学提供一定的帮助，使其对孤立奇点的理解更加清晰，应用得更加自如。 在复变函数课程上我们已学过了孤立奇点的分类及其类型的判别和其在留数计算中的应用，为对其作进一步的研究奠定了基础。在此基础上查阅大量书籍，搜集相关资料，并对所搜集资料进行分析、研究、筛选和处理。通过指导教师的耐心指导，已具备了研究解析函数类型的判别及其在留数计算中的应用这一课题的初步能力，并能解决现实生活中的相关例题，使理论和实践达到真正的结合和 … 复变函数与积分变换 （修订版）主编：马柏林 （复旦大学出版社） / ——课后习题答案 习题一 1. 用复数的代数形式a +ib 表示下列复数 π/43513 ; ;(2)(43);711i i e i i i i i -++++ ++. ①解i 4 πππ2222e cos isin i i 44-??????=-+-= +-=- ? ? ? ??? ?? ?? ②解： ()()()() 35i 17i 35i 1613i 7i 1 1+7i 17i 2525 +-+==-++- ③解： ()()2i 43i 834i 6i 510i ++=-++=+ ④解： ()31i 13 35=i i i 1i 222 -+-+=-+ 2.求下列各复数的实部和虚部(z =x +iy ) (z a a z a -∈+); 3 3 31313;;;.n i i z i ???? -+-- ? ? ① ：∵设z =x +iy 则 ()()()()()()()22 i i i i i i x a y x a y x y a x a y z a z a x y a x a y x a y -++-????+--+-????===+++++++ ∴ ()222 2 2 Re z a x a y z a x a y ---??= ?+??++, ()22 2Im z a xy z a x a y -?? = ?+??++． ②解： 设z =x +iy ∵ ()()()()() ()()()3 2 3 2 2 222222 3223i i i 2i i 22i 33i z x y x y x y x y xy x y x x y xy y x y x y x xy x y y =+=++=-++??=--+-+??=-+- ∴ ()332 Re 3z x xy =-, ()323Im 3z x y y =-． ③解： ∵ () ()()()(){ }3 3 2 3 2 1i 31i 311313313388-+??-+? ???== --?-?+?-?- ? ?????? ? ?? ?? ()1 80i 18 = += ∴1i 3Re 1?? -+= ? ??? , 1i 3Im 0??-+= ? ???． ④解： ∵ () ()() ()()2 3 3 23 1313 3133i 1i 38 ??--?-?-+?-?- ?? ??-+? ? = ? ??? ()1 80i 18 = += ∴1i 3Re 1??-+= ? ?? ? , 1i 3Im 0??-+= ? ??? ． ⑤解： ∵()()1, 2i 211i, k n k n k k n k ?-=?=∈?=+-???． ∴当2n k =时，()()Re i 1k n =-，()Im i 0n =； 当 21n k =+时， ()Re i 0 n =， ()()Im i 1k n =-． 3.求下列复数的模和共轭复数 12;3;(2)(32); .2 i i i i +-+-++ ①解：2i 415-+=+=． 2i 2i -+=-- ②解：33-= 33-=- ③解：()()2i 32i 2i 32i 51365++=++=?=． ()()()()()()2i 32i 2i 32i 2i 32i 47i ++=+?+=-?-=- ④解： 1i 1i 2 22++== ()1i 11i 222i ++-??= = ??? 4、证明：当且仅当z z =时，z 才是实数． 证明：若z z =，设i z x y =+， 则有 i i x y x y +=-，从而有()2i 0y =，即y =0 ∴z =x 为实数． 若z =x ，x ∈，则z x x ==． 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，x = Rez,y = lmz.r-_i. 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 =y/x2+y2； 2）幅角：在z = 0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（-二，二］中的幅角。 3）arg z与arctan y之间的关系如下： x y 当x 0, argz=arctan工； x [ y y - 0,arg z = arctan 二当x ： 0, x y y :: 0,arg z = arctan 「愿 L x 4）三角表示：z = z COST i sinv ，其中二-arg z ；注：中间一定是“ +"号 5）指数表示：z = z e旧，其中日=arg z。 （二）复数的运算 仁加减法：若z1= x1iy1, z2= x2 iy2，贝寸乙 _ z2 = % _ x2i 比 _ y2 2.乘除法: 1 ）若z^x1 iy1 ,z2=x2iy2，则 ZZ2 二XX2 —y』2 i X2% X』2 ； 乙x iy1 % iy1 X2 —iy2 xg yy ?- 丫2为 -- = --------- = ----------------------- = -------------- T i -------------- Z2 x? iy2 X2 iy2 x? - iy? x；y；x；y f 2）若乙=乙e°,z2= z2e°, _则 3.乘幂与方根e i "'2 ； 土評匀） Z2 Z2 1）若z =|z （cos日+isin 日）=|z e旧，则z"=上"（cosnT +i sin 用）=上"d吩。 2）若z =|z （cos日+isin 日）=|ze吩，贝U 阪=z n.'cos日+2" +i si肆+2" ）（k =0,1,2[|I n—1）（有n个相异的值）l n n丿 （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 1）指数函数：e z=e x cosy - isin y ,在z平面处处可导，处处解析；且e z= e z。 注：e z是以2二i为周期的周期函数。（注意与实函数不同） 3）对数函数：Lnz=lnz i（argz 2^：）（k=0, _1,_2[|[）（多值函数）； 主值：In z = ln z +iargz。（单值函数） * 1 Lnz的每一个主值分支In z在除去原点及负实轴的z平面内处处解析，且Inz z 注：负复数也有对数存在。（与实函数不同） 3）乘幂与幂函数：a b= e bLna（a = 0）；z b= e bLnz（z = 0） 注：在除去原点及负实轴的z平面内处处解析，且z b二bz b‘。 iz -iz iz -iz e -e e e sin z cosz 4）三角函数：sin z ,cos z ,t gz , ctgz = 2i 2 cosz si nz sin z,cos z 在z 平面内解析，且sin z 二cosz, cosz =—si nz 注：有界性sin z兰1, cosz兰1不再成立；（与实函数不同） z -z z - z e -e e +e 4）双曲函数shz ,chz二 2 2 shz奇函数，chz是偶函数。shz, chz在z平面内解析，且shz 二chz, chz = shz。 （四）解析函数的概念 1 ?复变函数的导数 复变函数的孤立奇点及其应用 数学科学学院 数学与应用数学专业 指导教师： xxx 摘要:本文讨论了孤立奇点的定义、判别方法以及孤立奇点在留数计算中的应用。 关键词:孤立奇点；定义；判别方法；留数 孤立奇点的应用在复变函数的教学以及学习中有着重要的作用,而留数的计算是复变函数中经常碰到的问题. 1 孤立奇点的定义 如果函数)(z f 在点a 的某一去心邻域}{a K -:R a z <-<0内解析,点a 是 )(z f 的奇点,则称a 为)(z f 的一个孤立奇点. 2 孤立奇点的判别方法 设函数)(z f 在区域D 内除有限个孤立奇点n z z z z ,,,,321 外处处解析，C 是D 内包围各奇点的一条正向简单闭曲线，那么)(Re 2)(1 z f s i dz z f n k a z C k ∑?===π.一般 来说，求函数在其孤立奇点0z 处的留数只须求出它在以0z 为中心的圆环域内的 洛朗级数中1 01---）（z z C 项系数1-C 就可以了.但如果能先知道奇点的类型，对求 留数更为有利.例如，如果0z 是)(z f 的可去奇点，那么0]),([Re 0=z z f s .如果0z 是本质奇点，那就往往只能用把)(z f 在0z 展开成洛朗级数的方法来求1-C .若0z 是极点的情形，则可用较方便的求导数与求极限的方法得到留数. 2.1 函数在极点处留数 法则1：如果0z 为)(z f 的简单极点，则 )()(lim ]),([Re 000 z f z z z z f s z z -=- 法则2：设) () ()(z Q z P z f = ，其中)(,)(z Q z P 在0z 处解析，如果0)(≠z P ，0z 为)(z Q 的 第六章留数理论及其应用 §1.留数 1.（定理6.1 柯西留数定理）： f z dz=2πi Res(f z,a k) n k=1 C 2.（定理6.2）：设a为f(z)的m阶极点， f z= φ(z) (z?a)n , 其中φ(z)在点a解析，φa≠0，则 Res f z,a=φn?1(a) n?1! 3.（推论6.3）：设a为f(z)的一阶极点， φz=z?a f z,则 Res f z,a=φ(a) 4.（推论6.4）：设a为f(z)的二阶极点 φz=z?a2f(z)则 Res f z,a=φ′(a) 5.本质奇点处的留数：可以利用洛朗展式 6.无穷远点的留数： Res f z,∞= 1 2πi f(z)dz Γ? =?c?1 即，Res f z,∞等于f(z)在点∞的洛朗展式中1 z 这一项系数的反号 7.（定理6.6）如果函数f(z)在扩充z平面上只有有限个孤立奇点（包括无穷远点在内），设为a1,a2,…,a n,∞,则f(z)在各点的留数总和为零。 注：虽然f(z)在有限可去奇点a处，必有Res f z,∞=0，但是，如果点∞为f(z)的可去奇点（或解析点），则Res f z,∞可以不为零。 8.计算留数的另一公式： Res f z ,∞ =?Res f 1 12,0 §2.用留数定理计算实积分 一. R cosθ,sinθ dθ2π0型积分→引入z =e iθ 注：注意偶函数 二. P (x )Q (x )dx +∞?∞型积分 1.（引理6.1 大弧引理）：S R 上 lim R→+∞zf z =λ 则 lim R→+∞ f (z )dz S R =i (θ2?θ1)λ 2.（定理6.7）设f z =P z Q z 为有理分式，其中 P z =c 0z m +c 1z m?1+?+c m (c 0≠0) Q z =b 0z n +b 1z n?1+?+b n (b 0≠0) 为互质多项式，且符合条件： （1）n-m ≥2; （2）Q(z)没有实零点 于是有 f x dx =2πi Res (f z ,a k )Ima k >0+∞ ?∞ 注：lim R→R +∞ f (x )dx +R ?R 可记为P .V . f (x )dx +∞?∞ 三. P (x )Q (x ) e imx dx +∞?∞型积分 3.（引理6.2 若尔当引理）：设函数g(z)沿半圆周ΓR :z =Re iθ(0≤θ≤π，R 充分大)上连续，且 lim R→+∞g z =0 在ΓR 上一致成立。则 lim R→+∞ g (z )e imz dz ΓR =0 4.（定理6.8）：设g z =P z Q z ，其中P(z)及Q(z)为互质多项式，且符合条件： 第一章实数集与函数 §1实数 授课章节：第一章实数集与函数——§1实数 教学目的：使学生掌握实数的基本性质． 教学重点： (1)理解并熟练运用实数的有序性、稠密性和封闭性； (2)牢记并熟练运用实数绝对值的有关性质以及几个常见的不等式．（它们是分析论证的重要工具） 教学难点：实数集的概念及其应用． 教学方法：讲授．（部分内容自学） 教学程序： 引言 上节课中，我们与大家共同探讨了《数学分析》这门课程的研究对象、主要内容等话题．从本节课开始，我们就基本按照教材顺序给大家介绍这门课程的主要内容．首先，从大家都较为熟悉的实数和函数开始． [问题]为什么从“实数”开始． 答：《数学分析》研究的基本对象是函数，但这里的“函数”是定义在“实数集”上的（后继课《复变函数》研究的是定义在复数集上的函数）．为此，我们要先了解一下实数的有关性质． 一、实数及其性质 1、实数 (,q p q p ?≠??????有理数:任何有理数都可以用分数形式为整数且q 0)表示，也可以用有限十进小数或无限十进小数来表示.无理数:用无限十进不循环小数表示. {}|R x x =为实数--全体实数的集合． [问题]有理数与无理数的表示不统一，这对统一讨论实数是不利的．为以下讨论的需要，我们把“有限小数”（包括整数）也表示为“无限小数”．为此作如下规定： 01(1)9999n n a a --0,a =则记表示为无限小数，现在所得的小数之前加负例： 2.001 2.0009999→； 利用上述规定，任何实数都可用一个确定的无限小数来表示．在此规定下，如何比较实数的大小？ 2、两实数大小的比较 1）定义1给定两个非负实数01.n x a a a =，01.n y b b b =. 其中 3 2.99992.001 2.0099993 2.9999→-→--→-； ； 《复变函数与积分变换》课程教学大纲 《复变函数与积分变换》课程教学大纲课程名称：复变函数与积分变换课程代码： 英文名称：Function of Complex Variable and Integral Transformation 课程性质：专业必修课程学分/学时：2学分/36学时开课学期：第3学期 适用专业：电气工程及其自动化先修课程：高等数学后续课程：自动控制原理、信号与系统、检测技术与仪表开课单位：机电工程学院课程负责人： 大纲执笔人： 大纲审核人： 一、课程性质和教学目标课程性质：《复变函数与积分变换》的理论和方法广泛应用于电气工程、通讯工程、自动化等相关学科，并且已经成为解决众多理论和实际问题的强有力工具，成为了电气工程及其自动化专业一门重要的基础理论课程，而高等数学的是它的必须的先修课程。对于本专业而言，是学习《自动控制原理》、《现代控制理论》、《线性系统理论》、《信号与系统》等许多相关课程的必须先修课程之一。 教学目标：通过本课程的讲授和学习，使学生在学习高等 数学的基础上，系统的掌握《复变函数与积分变换》中必要的基础理论和常用的计算方法，培养学生比较熟练的运算能力，能比较熟练运用复变函数、积分变换的方法来有效地比较系统地解决一些问题。并且逐步培养能够建立比较复杂系统数学模型的能力，在此基础上，进一步地提升分析问题、解决问题的水平和能力。并为后续的专业基础课程、专业课程的学习，以及将来从事教学、科研及其它实际工作打下必要相当水准的理论知识基础。 本课程的具体教学目标如下： 1. 熟练掌握复数与复变函数、解析函数、复变函数积分、复级数、留数、傅里叶变换和拉普拉斯变换的基本概念、基本理论、基本方法和某些相关的应用，为进一步学习打下坚实的理论基础。 2. 大致了解理想典型电子线性器件的时域和频域的数学模型，为后续课程比较复杂的线性电气系统或者比较复杂的线性力学系统的数学模型的建立、分析和控制做好理论、学识上准备。 3. 基本理解时滞环节的频域表达形式，并且与上述的线性系统有机结合，构建相对更加复杂的非线性系统的数学模型，为以后专业课上对此非线性系统的数学模型的分析、控制做好基础的准备。为以后解决实际复杂工程问题做好知识上的储备。 第五章 解析函数的洛朗展式与孤立奇点 §1 解析函数的洛朗展式 教学目的与要求: 了解双边幂级数,了解洛朗级数与泰勒级数的关系,掌握解析函数在孤立奇点邻域内的洛朗展式的求法. 重点: 解析函数的洛朗展式;解析函数在孤立奇点邻域内的洛朗展式的求法. 难点：解析函数的洛朗展式的证明. 课时：2学时 定义5.1 级数 1 01()()()n n n n n C C C z a C C z a z a z a +∞ --=-∞ -=???+ +???+++-+???--∑(5.1) 称洛朗()Laurent 级数，n C 称为(4.22)的系数. 对于点z ，如果级数 01() ()()n n n n n C z a C C z a C z a +∞ =-∞ -=+-+???+-+???∑ (5.2) 收敛于1()f x ，且级数 1 ()()n n n n n C C C z a z a z a +∞ --=-∞ -=???+ +???+ --∑ (5.3) 收敛于2()f x ，则称级数(4.22)在 点z 收敛，其和函数为1()f x +2()f x 当0n C -=(1,2,)n =???时，(5.1)即变为幂级数. 类似于幂级数，我们有 定理5.1 设()f z 在圆环12:D R z a R <-<12(0)R R ≤<<+∞内解析，则在D 内 ()()n n n f z C z a +∞ =-∞ = - ∑ (5.4) 其中1 1() 2()n n f z C dz i z a π+Γ= -? (0,1, )n =±??? (5.5) :z a ρΓ-=，且12R R ρ<<，系数n C 被()f z 及D 唯一确定. (5.4)称为()f z 的洛朗展式. 证明：对:z H ?∈作1:1z a ρΓ-=，2:2z a ρΓ-=，（其中12r R ρρ<<<） 且使z D ∈：12z a ρρ<-<，（如图5.1）由柯西积分公式，有 复变函数与积分变换重 要知识点归纳 Document number：NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-1986UT 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 y y z x x y y z x ππ? ≥=+?? 复变函数与解析函数 专业：工程力学姓名：李小龙学号：10110756在此仅对基础知识加以总结归纳。 1、基本概念 1、复数 指数表示： 宗量：一个函数的自变量是一个复杂的对象，这是通常称为宗量。 若是z的辐角，则也是其辐角，其中是整数集合，若限制，所得的单值分支称为主值分支，记作argz。 做球面与复平面相切于原点O，过O点作直线OZ垂直于复平面，与球面交于N，即球的北极。 设z是任意复数，连接Nz，与复球面交于P，z与P一一对应，故复数也可用球面上的点P表示，该球面称为复球面。 当，作为N的对应点，我们把复平面上无穷远点当做一点，记作，包括的复平面称为扩充复平面。 2、复变函数 领域：由等式所确定的点集，称为的领域，记作，即以为中心，为半径的开圆（不包括圆周）。 区域：非空点集D若满足：一、D是开集，二、D是连通的，即D中任意两点均可以用全属于D的折线连接。则我们称D为区域。 单通与复通区域：在区域D内画任意简单闭曲线，若其内部全含于D,则D称为单通区域，否则称为复通区域。 复变函数：以复数为自变量的函数。记 则： 所以一个复变函数等价于两个二元实变函数。它给出了z平面到w平面的映射或变换。 复变函数的连续性： 如果 则称在处连续。 3、解析函数 复变函数的导数： 复变函数定义在区域D上，，如果极限 存在且有限，则称在处可导或可微（differentiable），且该极限称为在处的导数或微商（derivative），记作： 解析函数： 若函数f(z)在区域D内可导，则称为区域D内的解析函数，也称全纯函数。 奇点：若函数f（z）在某点不解析，但在的任意领域内都有它的解析点，则称为f(z)的奇点（singular point）。 Cauchy-Riemann条件（CR条件） 此为f(z)在z点可微的必要条件。 充要条件： （1）二元函数u(x,y),v(x,y)在点(x,y)可微。 （2）u(x,y),v(x,y)在点(x,y)满足CR条件。 另外我们有推论： 若f(z)在D内解析，则f(z)在D内具有任意阶导数。 4、初等单值函数 初等函数（elementary function）是由基本初等函数（通常认为包括常数，幂函数，指数函数，对数函数，三角函数，反三角函数）经过有限次的加减乘除和复合所构成的函数。 令 称为有理分式，也称有理函数。除去满足的点外，f(z)在复平面上处处解析，是f(z)的奇点。 复变量的三角函数（trigonometric function）是通过指数函数来定义的：显然都是周期函数，周期为，且他们的绝对值都能大于1. 如：，显然可以大于任意数。 双曲函数： 复变量的双曲函数也是通过指数函数来定义的。 称为双曲余弦函数和双曲正弦函数。他们在整个复平面上解析。 5、解析函数的物理意义 调和函数：如果二元实变函数在区域D内具有连续的二阶偏导数，且满足二维Laplace方程 则称为区域D内的调和函数。 若是区域D内的解析函数，则、均为D内的调和函数。 复变函数与积分变换重要知 识点归纳 标准化文件发布号：（9312-EUATWW-MWUB-WUNN-INNUL-DQQTY- 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 y y z x x y y z x ππ? ≥=+?? 万方数据 万方数据 万方数据 复变函数的解析点与孤立奇点的运算性质 作者：何彩香， 张晓玲， HE Caixiang， ZHANG Xiaoling 作者单位：大理学院数学与计算机学院,云南大理,671003 刊名： 大理学院学报 英文刊名：JOURNAL OF DALI UNIVERSITY 年，卷(期)：2010，09(4) 被引用次数：0次 参考文献(12条) 1.钟玉泉复变函数论 2003 2.西安交通大学高等数学教研室复变函数 2005 3.何彩香复函数极点的运算性质 2004(5) 4.张元林积分变换 2006 5.何彩香.姚恩瑜.葛浩带有宵禁限制的动态最短费用路问题 2008(4) 6.何彩香.姚恩瑜带硬宵禁限制的动态最短费用路问题的讨论 2007(4) 7.何彩香.姜秀燕.施冰有宵禁限制的时间最短路 2006(6) 8.何彩香.胡竞湘.李汝烯有宵禁限制的成本最短路问题 2006(3) 9.顾作林.闫心丽.方影高等数学 2008 10.毛宗秀.姚金华高等数学 2005 11.何彩香.寸仙娥带硬宵禁限制的动态最短费用路逆问题的讨论 2008(8) 12.Cai-Xiang He.Shao-Ming Wang The math model and algorithm for the dynamic minimum time path problem with curfews 2008(2) 本文链接：https://www.360docs.net/doc/a716111020.html,/Periodical_dlxyxb201004003.aspx 授权使用：中国科学技术大学(zgkxjsdx)，授权号：8e5f20b4-183e-47d1-8915-9df800c027a2 下载时间：2010年9月21日 第六章留数理论及其应用 § 1■留数 1.(定理6.1柯西留数定理)： 2.(定理6.2):设a为f(z)的m阶极点, 其中在点a解析，，则 3. (推论6.3):设a为f(z)的一阶极点, 则 4. (推论6.4)：设a为f(z)的二阶极点则 5. 本质奇点处的留数：可以利用洛朗展式 6. 无穷远点的留数： 即，等于f(z)在点的洛朗展式中这一项系数的反号 7. (定理6.6)如果函数f(z)在扩充z平面上只有有限个孤立奇点(包括无穷远点在内)，设为，则f(z)在各点的留数总和为零。 注：虽然f(z)在有限可去奇点a处，必有，但是，如果点为f(z)的可去奇点(或解析点)，则可以不为零。 &计算留数的另一公式: § 2■用留数定理计算实积分 型积分一引入 注：注意偶函数 型积分 1.(引理6.1大弧引理)：上 2.(定理6.7)设为有理分式，其中 为互质多项式，且符合条件: (1)n-m> 2; (2)Q(z)没有实零点 于是有 注: 可记为 型积分 3.(引理6.2若尔当引理)：设函数g(z)沿半圆周充分大上连续，且 在上一致成立。则 4.（定理6.8）:设,其中P(z)及Q(z)为互质多项式，且符合条件: (1)Q的次数比P高; (2)Q无实数解； (3)m>0 则有 特别的，上式可拆分成： ——及—— 四■计算积分路径上有奇点的积分 5.(引理 6.3小弧引理)： 于上一致成立，则有 五■杂例 六■应用多值函数的积分 § 3■辐角原理及其应用 即为：求解析函数零点个数 1■对数留数： 2.(引理6.4)：( 1)设a为f(z)的n阶零点，贝U a必为函数------ 的一阶极点，并且 (2)设b为f(z)的m阶极点，贝U b必为函数--- 的一阶极点，并且 3. (定理6.9对数留数定理)：设C是一条周线，f(z)满足条件: 复变函数考试题型与基本要求 考试题型： 一、单选题（每题3分，共15分） 二、填空题（每题3分，共15分） 三、计算题（每题7分，共42分） 四、解答题（每题7分，共28分） 第一章、 复数与复变函数（作为基础内容后面应用） 1、熟练掌握复数的定义及三种表示法； 2、熟练掌握复数的一些相关概念及性质（例如模、辐角与主辐角，复数的共轭等）； 3、熟练掌握复数的基本运算（四则运算、乘幂和方根）； 4、熟悉复平面上几种曲线的表示法： （1）圆周方程R a z C =-||: （2）圆的方程R a z K <-||: （3）曲线的参数方程：i t y t x t z z )()()(+==，βα≤≤t ?实分析中参数方程)() (t y y t x x ==，βα≤≤t （4）复平面上连接点1z 和2z 的直线段方程为()t z z z z 121-+=，10≤≤t 5、了解复变函数的极限定义与计算方法（对于解析函数可用洛比达法则） 第二章、解析函数（约33分） 1、深刻理解函数可微与解析的定义和关系 2、熟练掌握复变函数的导数计算公式 3、熟悉柯西—黎曼方程形式 4、熟练掌握复变函数可微与解析的判别条件（主要是充分条件） 5、熟悉初等解析函数z e ，z sin ，z cos 的定义形式及性质（尤其要注意和实分 析的区别） 6、熟练掌握多值函数Lnz，n z的定义及计算（注意辐角） 7、掌握函数n z (分支点的判断方法 P) 第三章、复变函数的积分（约24分） 1、深刻理解复积分的定义 2、熟练掌握复积分的计算方法 （1）参数方程法 （2）化为实分析中第二型曲线积分 （3）利用柯西积分公式 （4）利用无穷可微性定理 （5）利用复合闭路原理 （6）利用柯西留数定理（较方便） 3、熟练掌握判断二元实函数为调和函数的方法，并能由) (y x v，使 , , (y x u求) , ( ( ) ) =解析 (+ , v x y i f) y x z u （1）利用偏微分方程的方法（较简单，分两次求不定积分） （2）利用线分析取折线的方法（类似于数分中路径无关性时原函数的求法）第四章、解析函数的幂级数表示法（作为基础内容后面应用）1、熟练掌握幂级数中收敛半径和收敛圆的求法（注意圆心不在原点时的情形怎 么处理） 2、熟记几类初等函数的展开式及收敛范围（间接展开时经常用到，同时能掌握 由定理4.16求收敛半径的方法） 3、掌握解析函数零点定义及判断方法： （1）定义法（2）定理4.17 第五章、解析函数的洛朗展式与孤立奇点（约17分） 1、熟练掌握解析函数在圆环域及孤立奇点去心邻域内的洛朗展式（考题中会给 出具体的范围）（尽量不用级数乘积或和的表达式，需要写出具体式子）2、熟练掌握奇点类型的判断，包括无穷远点，极点写出其阶数（需要写出过程）(完整版)复变函数知识点梳理解读
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