《复变函数与积分变换》PPT课件

合集下载

复变函数与积分变换PPT_图文_图文

复变函数与积分变换PPT_图文_图文

x y=-3
§1.4 复数域的几何模型---复球面
N
0
对复平面内任一 点z, 用直线将z 与N相连, 与球面 相交于P点, 则球 面上除N点外的 所有点和复平面 上的所有点有一 一对应的关系, 而N点本身可代 表无穷远点, 记 作.
这样的球面称作 x1
复球面.
x
x1
x3
除了复数的平
面表示方法外,
加减法与平行四边形 法则的几何意义:
乘、除法的几何意义
:
,
,
,
定理1 两个复数乘积的模等于它们的模的乘积, 两个复 数乘积的幅角等于它们幅角的和.
几何上 z1z2 相 当于将 z2 的 模扩大 |z1| 倍 并旋转一个角
度Arg z1 .
0
1
等式 Arg(z1z2)=Arg z1+Arg z2, 的意思是等式的两 边都是无限集合, 两边的集合相等, 即每给定等式左边 的一个数, 就有等式右边的一个数与之对应, 反之亦然 .
复变函数与积分变换PPT_图文_图文.ppt
引言
在十六世纪中叶,G. Cardano (1501-1576) 在研究一元二次
方程
时引进了复数。他发现这个方程没有根,并
把这个方程的两个根形式地表为
。在当时,
包括他自己在内,谁也弄不清这样表示有什麽好处。事实上,
复数被Cardano引入后,在很长一段时间内不被人们所理睬,并 被认为是没有意义的,不能接受的“虚数”。直到十七与十八世纪,
解:
设 z = x + i y , 方程变为
y
O
x
-i
几何上, 该方程表示到点2i和-2的距离相等的点的轨 迹, 所以方程表示的曲线就是连接点2i和-2的线段的垂直

复变函数与积分变换课件fb1-2最终版.ppt

复变函数与积分变换课件fb1-2最终版.ppt
由 f (z) 在 z0 连续, 知 u( x, y) 和 v( x, y) 在 ( x0 , y0 )处都连续, 于是 u( x, y) 和 v( x, y) 也在 ( x0 , y0 )处连续, 故 f (z) 在 z0 连续.
优选文档
28
x x0 y y0
根据定理可知, lim f (z) 不存在. z0
作业: P55:12:1),13:2),15
优选文档
24
优选文档
25
优选文档
26
优选文档
27
例4 证明: 如果 f (z) 在 z0 连续, 那末 f (z) 在 z0 也连续.
证 设 f (z) u( x, y) iv( x, y), 则 f (z) u( x, y) iv( x, y),
的点 w a ib.
y
A
B z1 2 3i
C
o
x
z2 1 2i
C A
v
w2 1 2i
o
u
B w1 2 3i
z1 w1, z2 w2 , ABC ABC.
优选文档
5
如果把 z 平面和 w 平面 重叠在一起, 不难看出w z 是关于实轴的一个对称映射.
w z21
o
不存在.
证:
令 z x iy, 则 f (z) x ,
x2 y2
u( x, y) x , v( x, y) 0, x2 y2
当z 沿直线 y kx 趋于零时,
lim u( x, y) lim
x0
x0
ykx
ykx
x
x2
y2
lim
x0
x x2 (kx)2
优选文档
21
lim

复变函数与积分变换-PPT课件

复变函数与积分变换-PPT课件
i i 1 2 1 2
推广至有限个复数的乘法
i i i n 1 2 z z z r e r e r e 12 n 1 2 n i ( ) 1 2 n r r r e 12 n
浙江大学
除法运算
z1 0
z2 z2 z1 z1
z2 z2 , z1 z1
n 1 1 n
浙江大学
x iy z1 x1 iy1 1 iy 1 x 2 2 x2 iy iy z2 x2 iy2 2 x 2 2

x x y y i x y x y 1 2 1 2 2 1 1 2
x y
2 2 2 2
b) 按上述定义容易验证 加法交换律、结合律
当k=0,1,2,…,n-1时,得到n个相异的根:
w r (cos isin ) 0 n n 1 2 2 n w r (cos i sin ) 1 n n 1 4 4 n w r (cos i sin ) 2 n n
1 n


2 ( n 1 ) 2 ( n 1 ) w r (cos i sin )
z z ( z z ) e 3 1 2 1 1 3 ( 1i)( i) 2 2 1 3 1 3 i 2 2
3 3 1 3 z i 3 2 2
i 3
z3
z2
x
O
z1
3 3 1 3 z i 3 2 2
浙江大学
复数的乘幂
n个相同复数z的乘积成为z的n次幂
z1
O 加法运算 x
z z z z 1 2 1 2
浙江大学
y
z1
z2

复变函数与积分变换(全套课件334P)

复变函数与积分变换(全套课件334P)

z 3 z 2 z 1 0根为i, 1, i
且z z z 1 ( z i)( z 1)( z i)
3 2
§1.2 复平面上的曲线和区域
一、复平面上的曲线方程 平面曲线有直角坐标方程 和参数方程
F ( x, y ) 0
x x(t ) 两种形式。 y y (t )
5 5 z 2 r2 cos i sin 6 6
3 1 r2 r2i 2 2
3 1 3 1 则z r1 2 r1i r2 2 r2i 2 2 2 2
例4
求方程
3 2
z z z 1 0 的根。并将
1 3 2 z 13 13 13
2 2
2 arg( z ) arctan 3
(3)
i 4i i i 4i i 1 3i,
10 25 10
| z | (1) 2 32 10 ,
(4)
arg( z ) arctan 3
17512ii????232357arg21argii????57re57imii???例2求下列复数的模与辐角例2求下列复数的模与辐角12i??3i231?34iii??25104ni?????????231解12231215argarctan63zz???????????1??22321131313z????????????????32arctanarg??z132133232323231iiiii??????????????23144102510iiiiiii????????103122????z3arctanarg???z3313argarctan3ii????模为141?z23arg??knz??23nkk????????满足的313cossin233niinnei????????????????3argarctan323ez????模为14例3求满足下列条件的复数z

复变函数与积分变换课件

复变函数与积分变换课件
傅里叶级数的性质
傅里叶级数具有唯一性,即一个周期函数对应一个唯一的傅 里叶级数;反之亦然。此外,傅里叶级数具有可加性和可分 离性,即对于任意的实数x,f(x)=f(x+T)=f(x−T),其中T为 函数的周期。
傅里叶变换的定义与性质
傅里叶变换的定义
将一个可积分的函数f(x)变换为一系列无穷的三角函数之和,即 F(ω)=∫f(x)e−iωxdx,其中ω为角频率。
复数域上的微积分基本定理
01
微积分基本定理
根据微积分基本定理,复数域上的微积分可以按照实数域上的微积分进
行计算。
02
微分中值定理
微分中值定理是微积分基本定理的一种特殊形式,它表明在一定条件下
,函数在区间上的值可以通过其端点的值和导数值来确定。
03
积分中值定理
积分中值定理是微积分基本定理的一种特殊形式,它表明在一定条件下
性质
拉普拉斯变换具有线性、时移、频移、微分、积分、尺度变换等性质。
拉普拉斯变换的逆变换与基本定理
逆变换
对于复数域上的函数$F(s)$,其拉普拉斯 逆变换定义为:$f(t)=\frac{1}{2\pi i}\int_{ci\infty}^{c+i\infty}F(s)e^{st}ds$
VS
基本定理
如果$F(s)$是$f(t)$的拉普拉斯变换,那 么对于任意的常数$a,b,c,d$,有: $\int_{0}^{\infty}f(t)[a\cos bt+c\sin bt]dt=\int_{0}^{\infty}F(s)[as\cos btcs\sin bt]ds$
复变函数与积分变换课件
目录
• 复数与复变函数 • 复变函数的微积分 • 傅里叶级数与傅里叶变换 • 拉普拉斯变换及其应用 • 复变函数与积分变换的物理意义

复变函数与积分变换课堂PPT课件

复变函数与积分变换课堂PPT课件
完全类似在此基础上,也可以得出类似于微积分学中的 基本定理和牛顿-莱布尼兹公式。先引入原函数的概念。
第45页/共104页
定义 即
如果函数 , 则称
在区域D内的导数等于 f (z), 为 f (z)在区域B内的原函数。
定理二表明
是 f (z)的一个原函数。
• 容易证明,f (z)的任何两个原函数相差一个常数。
,因此有

第48页/共104页
有了原函数、不定积分和积分计算公式,复变函数
E'
E
C
B'
B
C1
即 或
第30页/共104页
上式说明如果将 C 及 沿C逆时针, 沿
看成一条复合闭路G, 其正向为: 顺时针, 则
上式说明在区域内的一个解析函数沿闭曲线的积分, 不 因闭曲线在区域内作连续变形而改变它的值, 只要在变 形过程中不经过函数
D
f (z)不解析的点。这 一重要事实,称为 闭路变形原理。
今后讨论积分,如无特别说明,总假定被积函数是连续 的,曲线C是按段光滑的。
第10页/共104页
例1 计算
, 其中C为原点到点3+4i的直线段。
[解]直线的方程可写作
或 在C上,
。于是
又因
第11页/共104页
容易验证,右边两个线积分都与路线C无关,所以 的值,不论C是怎样的连接原点到3+4i的曲线,
第27页/共104页
在上一节中,讨论了柯西-古萨定理是在单连通域
里,现将柯西-古萨基本定理推广到多连通域的情况。
设函数 f (z)在多连通域D内解析,C为D内的任意一条
简单闭曲线,当C的内部不完全含于D时,沿C的积分 就不一定为零。

复变函数与积分变换PPT课件

复变函数与积分变换PPT课件
11 2i (2 i )( 5i) 11 2i 5 10i 25 5i (5i) 25 25
16 8 i 25 25
所以
16 8 Re z , Im z 25 25
16 8 16 8 64 zz ( i)( i) 25 25 25 25 125
1. 复数的乘幂 设 n 为正整数, n 个非零相同复数 z 的乘 z 的 n 次幂,记为 z n ,即 积,称为
z n z z z
n个
若 z r(cos i sin ) ,则有
z n r n (cos n i sin n )
当 r 1 时,得到著名的棣莫弗公式 (cos i sin ) n cos n i sin n
所以 r z ( 1) 2 ( 3) 2 2 设 arg z, 则
3 tan t 3 1
又因为 z 1 i 3 位于第II象限 2 所以 arg z 3 于是
2 2 z 1 i 3 2(cos i sin ) 3 3
y arctan x , z在第一、四象限 y y arg z arctan , z在第二象限 其中 arctan 2 x 2 x y arctan x , z在第三象限
说明:当 z 在第二象限时, arg z 0 2 2 y y arctan tan( ) tan( ) tan
z0
25



开集 如果点集 D 的每一个点都是D 的内 点,则称 D 为开集. 闭集 如果点集 D 的余集为开集,则称D 为闭集. 连通集 设是 D 开集,如果对于 D 内任意两 点,都可用折线连接起来,且该折线上的 点都属于 D ,则称开集 D 是连通集.

复变函数与积分变换经典PPT—复变函数.ppt

复变函数与积分变换经典PPT—复变函数.ppt


由上例可知

(z
1 a)n1
dz

2i, 0,
n0 n 0,
此处不妨设 a z0,
则有
1
1
1,
2 i (z z0 )n dz 0,
n1 n 1.
四、小结与思考
本课所讲述的复合闭路定理与闭路变形原
理是复积分中的重要定理, 掌握并能灵活应用它 是本章的难点.
1
2
3
CF
A
A
F
B4
D1 E C1 B
D
E
问题的提出 C
C1
复合闭路定理D
C2 C3
典型例题
小结与思考
一、.
z 2 z 1
因为 z 2 是包含 z 1 在内的闭曲线,
根据本章第一节例4可知,
1 dz 2i.
z 2 z 1 由此希望将基本定理推广到多连域中.
y C1
解 C1 和 C2 围成一个圆环域, 函数 ez 在此圆环域和其边界
z
C2 o1
2x
上处处解析, 圆环域的边界构成一条复合闭路,
根据闭路复合定理, ez dz 0. z
例3 求

(z
1 a)n1
dz
,

为含
a
的任一简单闭
路,n 为整数.

解 因为a 在曲线内部,
a
1
BB
BB
即 f (z)dz f (z)dz 0,
C
C1
或 f (z)dz f (z)dz.
C
C1
CF
A A F B
D1 E C1 B
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

浙江大学
设 w e ,
i

e
n
in
re
i
r
n
e
in
e
i


n
r, r,
n 2k ,
k 0,1,2, k 0,1,2,

n

2k
n
,
w
n
i
2 k
n
1
re
r (cos
n
2k
n
i sin
2k
O 加法运算
x
z1 z 2 z1 z 2
浙江大学
y
z1 z2
z1 z 2
O x
z2
z1 z 2 z1 z 2
减法运算
浙江大学
复数的三角形式与指数形式
利用极坐标来表示复数z, 则复数 z 可表示为
x r cos y r sin
r x 2 y 2 y arctan x
由此我们引进一个理想“点” 与北极N对应。称之为无穷远 点 扩充复平面 = 复平面+
z , z ,

约定无穷远点的实部、虚部及幅角都没有意义;另外
, , 0, 等也没有意义。
浙江大学
复平面点集与区域
(1)邻域
B( z 0 , r ) {z C : z z 0 r}

B z( )
简单曲线: 简单闭曲线: 光滑曲线: (12)单连通区域
t1 t 2 , z (t1 ) z (t 2 )
没有交叉点。
x(t ), y (t )存在、连续且不全为零
设D为复平面上的区域,若在D内的任意简单闭曲线的内部 仍属于D,则称D为单连通区域,否则称多连通区域。
z1
z3
3 2
3

1 2
3
i
浙江大学
复数的乘幂
n个相同复数z的乘积成为z的n次幂 z n
z zz z r (cos n i sin n )
n n
复数的方根
设 z re
i
为已知复数,n为正整数,则称满足方程
w z
n
的所有w值为z的n次方根,并且记为 w
n
z
z1 z 2 z n r1e
r2 e
rnபைடு நூலகம்e
r1 r2 rn e
i (1 2 n )
浙江大学
除法运算
z1 0
z2 z1 z1
z2
z2 z1
z1
z2
Arg z 2 Arg
z2 z1 z2 z1 ,
z2 z1
Arg z1
Arg
z2 z1
Arg z 2 - Arg z1
浙江大学
(10)有界区域
如果存在正数M,使得对于一切D中的点z,有
z M
则称 D为有界区域。 (11)简单曲线、光滑曲线 点集
z : z z(t ) x(t ) iy (t ), t
称为z平面上的一条有向曲线。
z z (t ) A z ( )
浙江大学

或者
z2 z1

r2 r1
e
i ( 2 1 )
浙江大学
例:已知正三角形的两个顶点为 z1 1, 求三角形的另一个顶点。

3
z2 2 i
z 3 z1 ( z 2 z1 )e
(1 i )( 1
i
y
z3
3 i)
O
z2
x
2 2 1 3 1 3 i 2 2 z3 3 2 3 1 2 3 i
浙江大学
c) 共轭复数:
z x iy ,
容易 验证
z x iy
zz x y
2 2
互为共轭复数
z z,
z z 2 x 2 Re z,
z1 z 2 z1 z 2
z1 z1 z z2 2
z z 2iy 2i Im z
浙江大学
平面图形的复数表示
很多平面图形能用复数形式的方程(或不等式) 来表示;也可以由给定的复数形式的方程(或不等 式)来确定所表示的平面图形。 例:Z平面上以原点为中心、R为半径的圆周方程为
z R
Z平面上以 z_0为中心、R为半径的圆周方程为
z z0 R
浙江大学
例: (1)连接z 和z 两点的线段的参数方程为 1 2
三角式: z r cos i sin
指数式: z re i
r z
复数的 模
Arg z
复数的 幅角
浙江大学
讨论:
1) 复数的幅角不能唯一地确定。任意非零复数均有 无穷多个幅角。通常把
0
的幅角称为Arg z的主值。记为 arg z 0 2)复数“零”的幅角没有意义,其模为 零。 3)当 r = 1时,复数z称为单位复数。 利用复数的三角形式或指数形式作乘除法比较方便。
2
u ( x, y) x y , v( x, y) 2 xy
w z r (cos 2 i sin 2 )
复变函数与积分变换
贾厚玉
mjhy@
浙江大学
第一章 复数与复变函数
第二章 解析函数 第三章 复变函数的积分 第四章 级数 第五章 留数
第六章 保角映射
第七章 Laplace变换
浙江大学
第一章 复数与复变函数
复数及其代数运算 复数的表示 复数的乘幂与方根 复平面点集与区域
复变函数
2 2
i
x ( y 1)
2
2
因为 0 arg
2
z i zi
2


4
,
所以
2x x ( y 1)
2 2
x y 1 x ( y 1)
2 2

0
于是有
2 2 x y 1 0 x 2 y 2 1 2 x
2x 0
z z1 t ( z 2 z1 ), (0 t 1)
(2)过两点 z1 和z2的直线L的参数方程为
z z1 t ( z 2 z1 ), ( t )
(3)z1、z2,z3 三点共线得充要条件为
z 3 z1 z 2 z1 t, (t为一非零实数)
x0 2 2 x y 1 ( x 1) 2 y 2 2
浙江大学
它表示在圆 ( x 1) 2 y 2 2 外且属于左半平面的所有点的集合
i
浙江大学
复变函数
复变函数的定义 设 D 是复变数z的一个集合,对于 D 中的每一个z,按 照一定的规律,有一个或多个复数w的值与之对应,则称 w为定义在 D 上的复变函数,记做
f ( D) G
f ( z1 ) f ( z 2 ).
f(z) 既是单射,又是满射。
浙江大学
w f ( z) : D G
z x iy
w u iv u ( x, y ) iv ( x, y )
例: w z 2 x iy 2
x
2
y
2
2
2 xyi
复变函数的极限与连续
浙江大学
复数及其代数运算
a) 复数:一对有序实数(x, y),记为 z=x+ i y
规定:
i 1
2
z1 z 2 x1 x2 , y1 y 2 z1 z 2 ( x1 x2 ) i( y1 y 2 ) z1 z 2 ( x1 x2 y1 y 2 ) i( x1 y 2 y1 x2 )
浙江大学
复球面与无穷远点
球极平面射影法 取一个在原点O与z平面相切的球面, 过O点作z平面的垂线与球面交于N 点(称为北极或者球极)。 对于平面上的任一点z,用一 条空间直线把它和球极连接起 来,交球面于P。 z N P
S \ {N }
P
2
z平面
z
浙江大学
从几何上可以看出: Z平面上每个以原点为圆心 的圆周对应于球面上的某一个纬 圈,这个圆周以外的点则对应于 相应纬圈以北的点,而且若点z 的模越大,球面上相应的点则越 靠近北极N。 N
n
)
浙江大学
当k=0,1,2,…,n-1时,得到n个相异的根:
1
w0 r (cos
n 1

n
i sin

n
)
w1 r (cos
n 1
2
n 4 n
i sin i sin
2
n 4 n
) )
w2 r n (cos
1
wn 1 r (cos
浙江大学
例: 考察下列方程(或不等式)在平面上所描绘的几何图形。 (1) z 2i z 2 该方程表示到点2i和-2距离相等的点的轨迹,所以方程 表示的曲线就是连接点2i 和-2的线段的垂直平分线, 它的方程为y = -x。 (2) Im( i z ) 4 设 z = x+ iy,
2
Re z 1
2
2 2 2
z ( x iy ) ( x y ) 2ixy Re z x y 1
2 2 2
Im z 1
2
浙江大学
例: 指出不等式 0 arg 解:
z i zi
2 2
z i zi


4
中点z的轨迹所在范围。
2x
相关文档
最新文档