復(fù)變函數(shù)(西交大)第三講.ppt

第三講 解析函數(shù)的充要條件 初等函數(shù),1. 解析函數(shù)的充要條件 2. 舉例,2.2 解析函數(shù)的充要條件,如果復(fù)變函數(shù) w = f (z) = u(x, y) + iv(x, y)在定義域 D內(nèi)處處可導(dǎo)，則函數(shù) w = f (z) 在 D內(nèi)解析。,本節(jié)從函數(shù) u (x , y) 及 v (x , y) 的可導(dǎo)性，探求 函數(shù)w=f (z) 的可導(dǎo)性，從而給出判別函數(shù)解析的 一個(gè)充分必要條件，并給出解析函數(shù)的求導(dǎo)方法。,問(wèn)題 如何判斷函數(shù)的解析性呢？,一. 解析函數(shù)的充要條件,記憶,定理1 設(shè) f (z) = u (x, y) + iv(x, y)在 D 內(nèi)有定義， 則 f (z)在點(diǎn) z=x+iy D處可導(dǎo)的充要條件是 u(x, y) 和 v(x, y) 在點(diǎn) (x, y ) 可微，且滿足 Cauchy-Riemann方程,上述條件滿足時(shí),有,證明 （由f (z)的可導(dǎo) C-R方程滿足上面已證！只須證 f (z)的可導(dǎo) 函數(shù) u(x, y)、v(x, y)可微）。,函數(shù) w =f (z)點(diǎn) z可導(dǎo)，即,則 f (z+ z)-f(z)=f (z)z+(z)z (1), 且,u+iv = (a+ib)(x+iy)+(1+i2)(x+iy),=(ax-by+1x-2y) +i(bx+ay+2x+1y),令：f (z+z) - f (z)=u+iv，f (z)= a+ib， (z)=1+i2 故（1）式可寫為,因此 u=ax-by+1x-2y , v=bx+ay+2x+1y,所以u(píng)(x, y)，v(x, y)在點(diǎn)(x, y)處可微.,（由函數(shù)u(x,y) ,v (x,y)在點(diǎn)(x,y)處可微及滿足 C-R方程 f (z)在點(diǎn)z=x+iy處可導(dǎo)）,u(x，y)，v(x，y)在(x，y)點(diǎn)可微，即：,定理2 函數(shù)f (z)=u(x, y)+iv(x, y)在D內(nèi)解析充要 條件是 u(x, y) 和 v(x, y)在D內(nèi)可微，且 滿足Cauchy-Riemann方程,由此可以看出可導(dǎo)函數(shù)的實(shí)部與虛部有密切的聯(lián)系.當(dāng)一個(gè)函數(shù)可導(dǎo)時(shí),僅由其實(shí)部或虛部就可以求出導(dǎo)數(shù)來(lái).,利用該定理可以判斷那些函數(shù)是不可導(dǎo)的.,使用時(shí): i) 判別 u(x, y)，v (x, y) 偏導(dǎo)數(shù)的連續(xù)性， ii) 驗(yàn)證C-R條件.,iii) 求導(dǎo)數(shù)：,前面我們常把復(fù)變函數(shù)看成是兩個(gè)實(shí)函數(shù)拼成的, 但是求復(fù)變函數(shù)的導(dǎo)數(shù)時(shí)要注意, 并不是兩個(gè)實(shí)函數(shù)分別關(guān)于x,y求導(dǎo)簡(jiǎn)單拼湊成的.,二. 舉例,例1 判定下列函數(shù)在何處可導(dǎo)，在何處解析：,解 (1) 設(shè)z=x+iy w=x-iy u=x, v= -y 則,解(2) f (z)=ex(cosy +isiny) 則 u=excosy, v= exsiny,僅在點(diǎn)z = 0處滿足C-R條件，故,解 (3) 設(shè)z=x+iy w=x2+y2 u= x2+y2 , v=0 則,例2 求證函數(shù),證明 由于在z0處，u(x,y)及v(x,y)都是可微函數(shù)， 且滿足C-R條件：,故函數(shù)w=f (z)在z0處解析，其導(dǎo)數(shù)為,例3,證明,例4 如果f (z)=u(x, y)+i v(x, y)是一解析函數(shù)， 且f (z)0，那么曲線族u(x, y)=C1， v(x, y)=C2必互相正交，這里C1 、 C2常數(shù).,那么在曲線的交點(diǎn)處，i)uy、 vy 均不為零時(shí)， 由隱函數(shù)求導(dǎo)法則知曲線族 u(x, y)=C1， v(x, y)=C2中任一條曲線的斜率分別為,解,利用C-R方程 ux=vy, uy=-vx 有 k1k2=(-ux/uy)(-vx/vy)= -1，即：兩族曲線互相正交.,ii) uy，vy中有一為零時(shí)，不妨設(shè)uy=0，則k1=， k2=0（由C-R方程）,即：兩族曲線在交點(diǎn)處的切線一條是水平的，另 一條是鉛直的, 它們?nèi)曰ハ嗾弧?練習(xí):,a=2 , b=-1 , c=-1 , d=2,1. 指數(shù)函數(shù) 2. 三角函數(shù)和雙曲函數(shù) 3. 對(duì)數(shù)函數(shù) 4. 乘冪與冪函數(shù) 5. 反三角函數(shù)與反雙曲函數(shù),2.3 初等函數(shù),本節(jié)將實(shí)變函數(shù)的一些常用的初等函數(shù)推廣到復(fù)變函數(shù)情形，研究這些初等函數(shù)的性質(zhì)，并說(shuō)明它的解析性。,內(nèi) 容 簡(jiǎn) 介,一. 指數(shù)函數(shù),它與實(shí)變指數(shù)函數(shù)有類似的性質(zhì)：,定義,這個(gè)性質(zhì)是實(shí)變指數(shù)函數(shù)所沒(méi)有的。,例1,例2,例3,二. 三角函數(shù)和雙曲函數(shù),推廣到復(fù)變數(shù)情形,正弦與余弦函數(shù)的性質(zhì),思考題,由正弦和余弦函數(shù)的定義得,其它三角函數(shù)的定義(詳見(jiàn)P51),雙曲正弦和雙曲余弦函數(shù)的性質(zhì),三. 對(duì)數(shù)函數(shù),(1) 對(duì)數(shù)的定義,故,特別,(2) 對(duì)數(shù)函數(shù)的性質(zhì),見(jiàn)1-6例1,例4,四. 乘冪 與冪函數(shù),乘冪ab,定義,多值,一般為多值,q支,(2)當(dāng)b=1/n(n正整數(shù))時(shí)，乘冪ab與a 的 n次根意義一致。,(1)當(dāng)b=n(正整數(shù))時(shí)，乘冪ab與a 的n次冪