数学物理方法
justaLoli

第一章 复数

概念

复数的表示方式:

note:

复数的运算

乘法, 模长相乘, 复角相加:

引申: 乘方运算:

无穷远点

区域, 连通, 边界…

复变函数

极限

设函数点的空心临域内有定义, 若存在复数, , , 使当 时, 恒有, 则称的极限()存在, 表示为

注意“趋近方向”的任意性

连续

连续函数在有界闭区域上有最大值和最小值, 且一致连续.

导数

判断导数存在的方法

如果函数 都可微, 且满足:

则该点可微且可导.

求导方法:

  1. 已经写为了 形式, 即已经写为了 初等 函数形式, 可以像实函数一样求导
  2. 写为 形式, 并且确定导数存在, 可以从 轴或 轴趋近求导:

  1. 用定义求导( 形式的选择, 用 or )
  2. 用柯西积分公式求导 ( 后文 ) ( 基本不用. 一般是反过来用. )

解析函数

在区域内可导. 注意「区域」, 在点或线上可导, 不解析.

解析函数的性质:

  1. 知道 条件可以解 , 注意差一个实常数 +C

  2. 平面画出 , 曲线的切线点点正交.

切线方向向量: ( 高数多元函数的知识 )

  1. 拉普拉斯方程

初等函数

: , 完全解析; 全平面解析, 不解析; 除了 都解析

: 有 的周期

三角函数

⬆️要记得住QaQ

‼️双曲函数

一般而言, 利用 足够解决问题. 不过有些时候还要回归原始定义 .

解析映射的性质, 区域的放大倍数


第三章 (重要) 积分 ‼️

积分是复平面上的积分, 先回顾一下二维的曲线积分.

  1. 第i型曲线积分

跟路径的方向无关, 不依赖于走向.

假设曲线L由方程

决定

  1. 第ii型曲线积分

有方向. 若 , , 利用点乘规律

复变函数积分

情况1

描述为 进行复数乘法

把一个复数积分变为两个第ii型曲线积分.

注意这里的变换方式是复数乘法. 这和ii型积分的向量点乘不同.

情况2 有C的参数曲线

目前的经验是, 如果出现 , 将 替换为 .

例1

例2

总的来讲, 复数积分比较像第ii型曲线积分, 但也比较像一维积分.
类似ii型积分, 和路径方向有关. 同时有一些类似一维积分的换元等技巧.

Cauchy定理

在环路包围的区域内解析的函数,环路积分为0

证明利用格林公式。

务必验证环路包围的区域(包括边界)没有奇点!

如果有奇点,可以类似二重积分的时候,进行“挖洞”。

例:

n=-1时,积分结果

n>-1时无奇点,显然为0;

n<-1时,虽然有奇点,但是能算出来结果为0.

例: 书上p35,3.3

讲一个定积分化为复平面的积分。

推论: 在没有奇点的区域内部,积分与路径无关 –> 原函数,不定积分的概念。

Cauchy积分公式

大圆弧,小圆弧

小圆弧 如果函数在a点的空心邻域内连续,并且在扇形区域内,半径趋于0时, 一致趋近于k,则:

为小圆弧。

大圆弧 函数在点的邻域内连续,在,半径趋于时, 一致趋近于k,则:

note:这个“一致趋于k”,实际操作中一般就是“极限为k”,毕竟极限为k要求了任意方向。

Cauchy积分公式

有界区域:

前提条件: 在有界闭区域内单值解析;C是区域的边界;a在区域内部。

无界区域:

前提条件:在C的外面直到点单值解析;;a在C外面。

格外注意:C的方向是对于它外侧的正向。即C方向为顺时针!! 和有界区域的情况相反。

无界区域的退化情况

如果已有一个环路C,一个C外的点a,可以在a外面再做一个足够大的圆环,构成有界区域。利用大圆环引理和有界区域的Cauchy积分公式。

均值定理

高阶导数

如果函数在有界闭区域内解析,那么它在区域内的任意阶导数都存在。

证明书p41

Cauchy型积分,含参量积分的解析性

看书!!!!!

还没学呢!!!!

第四章 级数

数项级数

定义,柯西准则。

复数级数的收敛,等价于实部和虚部两个级数都收敛。

绝对收敛:模长的级数

绝对收敛需要判断的级数就是正项级数,和普通正项级数的判别法完全一致。

二重级数(似乎没怎么讲)

函数项级数

主要使用的判别法:M-判别法。和实数情况一致。模长放缩成正项级数。

性质:连续,可导,可逐项积分,可逐项求导。

逐项求导 每个函数单值解析,和函数一致收敛 –> 和函数解析,和函数的各阶导数都能用级数表示。

幂级数

收敛圆,收敛半径。

存在一个收敛半径,里面全都收敛,外面全都不收敛。

内闭一致收敛性。

收敛半径求法:

(就是正项级数收敛性的Cauchy判别法的那个东西。d-a判别法也是一样的)

(别忘了倒数)

第五章 解析函数的局域展开

泰勒级数

洛朗级数

解析函数的零点孤立性

解析延拓

第六章 留数定理

留数的定义和计算方法

定义

利用求导计算

利用展开式计算

P/Q形式,一阶计算

在无穷远的留数

留数的应用

积分与留数和的关系

有理三角函数的 换元 积分

无穷积分扩展到复平面

含三角函数的无穷积分,积分函数的替换

含奇点的情形

矩形围道积分

第七章 函数

函数的定义

函数解析性的判定

函数的性质

函数在0和负整数位置的留数


下半学期