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复变函数基础概述教案,复变函数基础概述思维导

时间:2023-05-05 06:02:03 阅读:269526 作者:469

由于一些原因没有参加学校的期末考试,学校的一些课程也没有学完,所以只好在暑假卑微的看复变函数,看了一些下载的网课基本上有点感觉,做个总结,之后的学习中应该也那用到叭。

复变函数目录 一.复数及其运算1.求复数的虚部和实部2.求模、辐角和辐角主值3.复数开方4.代数式、三角式、指数式相互转换 二.复数形式的方程映射1.将直角坐标方程化为复数形式方程2.将复数形式方程转换为直角坐标方程3.求映射下的象 三.常见的四种函数1.求复数的三角函数2.求复数的对数函数3.求复数的指数函数4.求复数的幂函数 四.解析调和、求导1.求导数2.解析、可导、有极限关系3.判断可导与解析4.证明调和函数5.求共轭调和函数6.求解析函数 五.积分1.奇点问题2.C为线段求积分3.C为弧求积分

一.复数及其运算 1.求复数的虚部和实部

只要把复数写出来,这种题目就迎刃而解吧。

2.求模、辐角和辐角主值

求模:复数的求模和向量类似,把实部虚部平方和开方就行。
辐角主值:做出复数的图,辐角就是复数图像与实轴正方向的夹角,但其也有范围限制,要求在正负pi之间,是一个固定的值。
辐角:在辐角的基础上加周期,一个周期为2pi。
另外还有一些基础的运算关系:

3.复数开方

复数的开方实际上是复数的幂运算的一种简单形式,有固定的套路,按套路带入相应的模和辐角主值即可。注意的是复数开n次方的就有n个结果,这与其图像对应,复平面上一个复数开n次根的图像就是以此复数的模为半径的一个圆的n分线。

4.代数式、三角式、指数式相互转换

三者之间的转换始终围绕着俩个因素:模和辐角主值,把握住这俩个灵魂,涉及这三者的转换问题就小菜一碟。
在后期的运算中经常需要对复数进行三个形态之间的转换。

二.复数形式的方程映射

前面一章节主要是针对复数本身的运算,这一章提升到了函数的层次,与直角坐标系建立连接,相当于是复变函数新知识和之前所学的函数的呼应吧。主要内容为函数的形式转换和映射。

1.将直角坐标方程化为复数形式方程

主要是直角坐标系下的一般方程和参数方程转换为复数形式。
参数方程:

参数方程的转换很简单,只要将xy原封不动的带入复数形式就行。
一般方程:

一般方程的转换,宗旨是用复数替代x、y,所以解题方法就反向下手,将x、y用复数表示出然后带入原方程就得到了复数形式。利用复数与其共轭复数相加的运算可得出x、y与复数的关系。

2.将复数形式方程转换为直角坐标方程


解题方法与上一节相反。

3.求映射下的象

相当于对复数的运算。

相当于求映射后的复数的辐角范围,采用其对数形式比较简单,因为对数形式那直接看出辐角的范围变化。

此处映射相当于是连接俩个平面,利用函数关系式,z中的x、y对应着w中的u、v,所以主要是用u、v表示出x、y,这也代表着映射的关系转换。
PS:复数不能比较大小,除非只有实部

三.常见的四种函数 1.求复数的三角函数

求复数的三角函数,把复数看作一个整体,然后套用公式:
即可,注意,此时的三角函数的大小不受限制。

2.求复数的对数函数

在复数的对数中即使要求的复数只有实部,也要按照复数来处理。注意复变函数中的对数书写方式为Ln,其运算也与ln不相同:

复数的对数函数的结果是个周期结果。
值得注意的是Ln的主值与ln相同,都是去掉周期性的Ln

3.求复数的指数函数

主要围绕此公式展开计算:

不要将指数函数和前面的复数的指数形式混淆,下面练习一道题:

此类型题的解法主要是取对数,然后利用对数的运算解题(注意对数函数的周期性)。

4.求复数的幂函数

幂函数中分为三种情况:
指数为分数的情况与前面的复数开方相对应,而且与开方一样,也有多个结果:

当指数为复数时通过取对数Ln的方式来化解,必要时还要利用复数的指数计算:

注意当指数为负数时,结果与指数是正数时互为倒数:

四.解析调和、求导 1.求导数

对复数函数求导主要有俩种类型:
第一种:在u、v中分别对x求导,注意 :u、v都对x求导,然后相加即可。

第二种:复数以整体的形式出现时就把复数当作实数来处理,而且此时复数的导数运算规则与实数相同,如示:

2.解析、可导、有极限关系

3.判断可导与解析

判断可导与解析主要看如下公式:

练习一道习题:

4.证明调和函数

证明调和函数就俩个条件:

当俩个条件都满足时,此函数为调和函数。

5.求共轭调和函数

共轭调和函数是建立在调和函数的基础上的,俩个函数分别是对应解析函数的实部和虚部。求共轭调和函数公式如下:

6.求解析函数

上面说了,调和函数和共轭调和函数相当于解析函数的实部和虚部,所以求解析函数就是求,调和函数和共轭调和函数。
具体求解析函数方法如下:
以(z,0)坐标带入调和函数和共轭调和函数

五.积分 1.奇点问题

关于奇点问题无非就是有没有奇点?有几个奇点?已知奇点求积分?

第一种:判断奇点,并求出奇点
就是找出z不能取的值,然后判断不能取的值在不在C的范围内即可

第二种:没有奇点时,求积分,都为0

第三种:只有一个奇点,求积分,依靠这俩个公式就可以了:

Z0就是对应奇点的值,到时候带入就行。要注意分母形态的切换

第四种:有多个奇点情况下求积分时,将每个奇点的对应的积分求出来之后相加就行。

2.C为线段求积分

相当于用x把z完全替换,需要注意的是C积分路径是有方向的。

C也可以分段来求

3.C为弧求积分

C为线段时是用x替换z,C为弧段时要用弧度代替z,实际上也就是个消元思想吧,将代表弧段的参数方程求出来,发现里面唯一的变量就是弧度,所以理所应当的就利用弧度替换x、y、z来简化积分。
需要注意的是:这种情况下经常把复数换为指数形式比较简单,因为涉及到了弧度问题。

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