復變函數與積分變換學習筆記


定義

  • 鄰域:是開集
  • 區域:也是開集;閉區域才是閉集
  • 區域單連通和多連通:取決於中間有沒有洞,無就是單連通。通常把多聯通的轉化為單連通來解決問題。
  • 內點:某個點存在鄰域全在某區域內。同理還有 外點,邊界點
  • 簡單曲線(若當曲線):中間沒有任意兩點重疊的曲線。
  • 簡單閉曲線(若當閉曲線):簡單曲線首尾相接,,,拓撲一下是個圈
  • 復變函數$w=f(z)$ 實質上是兩個二元實變函數$ u(x,y),v(x,y) $一個復變函數對應兩個二元實變函數,兩個二元實變函數也對應着一個復變函數。

可導與解析

  • 復變函數導數和微分的概念沿用實變函數
  • $f(z)=u(x,y)+v(x,y)z$    ,$f(z)$解析➡$u(x,y),v(x,y)$可導,反之不成立(反例超多)。所以看起來形式很簡單的復變函數,它可能是不解析的。處處不解析的復變函數很多,但是處處不可導的實變函數很少遇到。
  • 解析:在某點的鄰域內處處可導則解析,(那樣的話在這個鄰域內都是解析的)。
  • 奇點:在某個點可導,但是不解析
  • 有理函數解析
  • 某些函數解析,他們的四則運算解析

 在區域D解析的充要條件

  • $f(z)=u(x,y)+v(x,y)i$ ①$u,v$在區域D上可微②$\frac{\partial u}{\partial x}=\frac{\partial v}{\partial y} $ 且 $\frac{\partial u}{\partial y} =- \frac{\partial v}{\partial x}$
      • 一般二元函數的導數:$\frac{ u(x+\Delta x,y+\Delta y)-u(x,y) } { \Delta x^2+\Delta y^2 }$
  • 關於第二個的證明:$ \frac { f(z+\Delta z)-f(z) } { \Delta z } = \frac { u(x+\Delta x,y+\Delta y)+v(x+\Delta x,y+\Delta y)i-(u(x,y)+v(x,y)i) } { \Delta x +\Delta yi } $光看實部或者光看虛部

積分

定義

  • 在曲線c上積分:是否有積分取決於函數是否在曲線上連續,(注意在曲線上連續 ≠ 在該點連續,函數可能處處不連續但是在曲線C連續,因為在曲線c上連續是指函數沿着該曲線逼近一個點時函數值逼近該點函數值,而在該點連續時從任何方向逼近該點極限需要相等且等於函數值)
  • 定義同普通積分定義,分成很多小段然后小段值乘以小段函數值
  • 形式上與第二類曲線積分很相似 $(u+vi)*(dx+dyi)=udx-vdy+(vdx+udy)i$
  • 如果$f(z)=u(x,y)+v(x,y)i$ ,則積分是   $ \int udx-vdy+i \int vdx+udy $

柯西積分定理

柯西-古薩定理   

  • 函數$w=f(z)$在閉區域D上解析,則在該區域上任何一條閉合曲線積分為0(嚴格證明是個坑,以后添上)

復合閉路定理

  • 遇到多聯通區域時候,一條曲線里面包了很多小曲線,它們中間的區域解析,則$\Gamma$為所有的曲線,$\Gamma$這個的積分是0,可以通過中間畫線來證明


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