複變函數論的簡要總結

2021-02-15 Math 之美

大家認識這個人?他就是大名鼎鼎的法國數學家Cauchy,初學數學分析時,經常遇到以他命名的定理。比方說柯西收斂準則,柯西中值定理,還有一個著名的不等式柯西施瓦茨不等式等等,並且柯西在複變函數論中也作出了傑出的貢獻,奠定了複變函數論的基礎:柯西黎曼方程(C-R方程)、柯西積分定理、柯西積分公式、柯西阿達馬公式(求解級數的收斂半徑)等等.

複變函數的指定教材是四川大學出版的《複變函數論》—鍾玉泉第四版

考察的範圍主要在前6章,分別是:

一、複數與複變函數;

二、解析函數;

三、複變函數的積分;

四、解析函數的冪級數表示法;

五、解析函數的洛朗展式與孤立奇點;

六、留數理論及其應用.

首先看看第一章考察的主要內容:

會求某一個複數的模與幅角、主幅角,不管是簡單複數還是複雜的,直接套公式就行了.

會將某一個複數化為指數形式或者三角形式:比方說以下這個

知道De Moivre公式:(cost+isint)^n=cosnt+isinnt以及如何用它來求解非零複數z的n次方根.

會證明一些複數相關的等式或不等式.比方說:

5.知道一些關於簡單的複函數的連續性。比方說:

f(z)=z共軛在z平面上處處連續;

f(z)=1/(1-z)在單位圓-1<z<1上連續,但是並非一致連續

全都是類比數學分析中實函數連續的情形

第二章主要內容

知道解析的概念,什麼是函數在區域內解析

最重要的自然是柯西黎曼方程——以它來判斷某一個函數的解析性與可微性,知道可微的充要條件.

會用定義來判斷某一個複函數在平面上的可微性。比方說:

f(z)=z共軛在z平面上處處不可微

f(z)=z^n在z平面上處處可微

知道某一些初等多值函數的支點

根式函數z^(1/n)僅以z=0與z=無窮為支點;

對數函數InZ只以z=0與z=無窮為支點;

如果是In(z-a),那麼顯然支點是z=a與z=無窮

這個很重要,在第六章計算實積分的時候,經常先要判斷被積函數的支點,前提是被積函數或者輔助函數是多值解析函數的情形,一定要適當的割開平面,使其能分出單值解析分支,才能應用柯西積分定理或者留數理論求解.

這一章最經典的習題莫過於以下這個:

在D內,f(z)的導數為0;

f(z)的共軛在D內解析;

f(z)的絕對值在D內為常數;

f(z)的實部或虛部在D內為常數.

第三章或許是考察的重點,簡單的梳理下:

最基本的東西是了解復積分的定義,以此來求解某一個復積分

(完全類似於黎曼積分)

知道一下這個非常重要的積分,後面將會重複用到:

當n=1時,積分值為2pai*i     當n不等於1時,積分值為0.

3.靈活運用柯西積分定理—如果函數在z平面上的單連通區域D內解析,C為D內任一條周線,則該函數在C上積分值為0.

其古爾薩證明不用關注,會用就行了!如果以後從事於這個學科的研究工作,看看也無妨.

4.最為重要的莫過於柯西積分公式,證明必須看,很多題的證明思路都是來源於此!  其實這個證明思想與數學分析中格林公式的某一類習題差不多,由於被積函數存在奇點,導致這個區域不連續,於是只需要挖去以該點為心的微小鄰域,使得該積分滿足柯西積分定理即可.

5.由柯西積分公式導出的解析函數的平均值定理—證明要會

6.記住高階導數公式

7.柯西不等式與劉維爾定理—證明會

8.會利用劉維爾定理證明代數學基本定理

9.會證明莫雷拉定理,即柯西積分定理的逆定理

形如以下這種題很重要:

第四章比較簡單,基本上屬於數學分析的內容:

以及導出的最小模原理—必須會

第五章內容也比較簡單,主要內容有:

會求某一個解析函數的洛朗展式;

知道洛朗級數與泰勒級數的關係;

解析函數在孤立奇點鄰域內的洛朗展式;

知道孤立奇點的三種類型—會判斷及區分

第六章算是很重要,因為計算多

知道柯西留數定理

留數的常用求法—通法是洛朗展式,次法是利用函數的極點,以此套用公式即可.

要留意函數在無窮遠點的留數(這個要小心,多看看)

最最重要的是用留數定理計算實積分

五種類型,最為重要的是前三種類型:

R(cost,sint)  型在【0,2pai】上的積分;

P(x)/Q(x)     型在【負無窮,正無窮】上的積分;

P(x)/Q(x)e^(imx)  型在R上的積分;—去年考察的是這種

總結:課後習題按照這個內容挑著做做,最好都要做一做.

簡單梳理,不可全信;學習這事,全靠自身。

明天梳理概率論的常考點.

謝謝大家!

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