復(fù)變函數(shù)與積分變換公式匯總.doc

復(fù)變函數(shù)復(fù)習(xí)重點(diǎn) (一)復(fù)數(shù)的概念1.復(fù)數(shù)的概念：，是實(shí)數(shù), . 注：一般兩個(gè)復(fù)數(shù)不比較大小，但其模（為實(shí)數(shù)）有大小.2.復(fù)數(shù)的表示1）模：；2）幅角：在時(shí)，矢量與軸正向的夾角，記為（多值函數(shù)）；主值是位于中的幅角。3）與之間的關(guān)系如下： 當(dāng) ； 當(dāng)；4）三角表示：，其中；注：中間一定是“+”號(hào)。5）指數(shù)表示：，其中。 (二) 復(fù)數(shù)的運(yùn)算1.加減法：若，則2.乘除法：1）若，則； 。2）若, 則； 3.乘冪與方根若，則。若，則（有個(gè)相異的值）（三）復(fù)變函數(shù)1復(fù)變函數(shù)：，在幾何上可以看作把平面上的一個(gè)點(diǎn)集變到平面上的一個(gè)點(diǎn)集的映射.2復(fù)初等函數(shù)1）指數(shù)函數(shù)：，在平面處處可導(dǎo)，處處解析；且。注：是以為周期的周期函數(shù)。（注意與實(shí)函數(shù)不同）對(duì)數(shù)函數(shù)： （多值函數(shù)）；主值：。（單值函數(shù)）的每一個(gè)主值分支在除去原點(diǎn)及負(fù)實(shí)軸的平面內(nèi)處處解析，且；注：負(fù)復(fù)數(shù)也有對(duì)數(shù)存在。（與實(shí)函數(shù)不同）3）乘冪與冪函數(shù)：；注：在除去原點(diǎn)及負(fù)實(shí)軸的平面內(nèi)處處解析，且。4）三角函數(shù)： 在平面內(nèi)解析，且注：有界性不再成立；（與實(shí)函數(shù)不同）雙曲函數(shù) ；奇函數(shù)，是偶函數(shù)。在平面內(nèi)解析，且。（四）解析函數(shù)的概念1復(fù)變函數(shù)的導(dǎo)數(shù)1）點(diǎn)可導(dǎo)：=；2）區(qū)域可導(dǎo)： 在區(qū)域內(nèi)點(diǎn)點(diǎn)可導(dǎo)。2解析函數(shù)的概念1）點(diǎn)解析： 在及其的鄰域內(nèi)可導(dǎo)，稱(chēng)在點(diǎn)解析；2）區(qū)域解析： 在區(qū)域內(nèi)每一點(diǎn)解析，稱(chēng)在區(qū)域內(nèi)解析；3）若在點(diǎn)不解析，稱(chēng)為的奇點(diǎn)；3解析函數(shù)的運(yùn)算法則：解析函數(shù)的和、差、積、商（除分母為零的點(diǎn)）仍為解析函數(shù)；解析函數(shù)的復(fù)合函數(shù)仍為解析函數(shù)；（五）函數(shù)可導(dǎo)與解析的充要條件1函數(shù)可導(dǎo)的充要條件：在可導(dǎo)和在可微，且在 處滿足條件： 此時(shí)， 有。2函數(shù)解析的充要條件：在區(qū)域內(nèi)解析和在在內(nèi)可微，且滿足條件：；此時(shí)。注意： 若在區(qū)域具有一階連續(xù)偏導(dǎo)數(shù)，則在區(qū)域內(nèi)是可微的。因此在使用充要條件證明時(shí)，只要能說(shuō)明具有一階連續(xù)偏導(dǎo)且滿足條件時(shí)，函數(shù)一定是可導(dǎo)或解析的。3函數(shù)可導(dǎo)與解析的判別方法1）利用定義 （題目要求用定義，如第二章習(xí)題1）2）利用充要條件 （函數(shù)以形式給出，如第二章習(xí)題2）3）利用可導(dǎo)或解析函數(shù)的四則運(yùn)算定理。（函數(shù)是以的形式給出，如第二章習(xí)題3）（六）復(fù)變函數(shù)積分的概念與性質(zhì)復(fù)變函數(shù)積分的概念：，是光滑曲線。注：復(fù)變函數(shù)的積分實(shí)際是復(fù)平面上的線積分。復(fù)變函數(shù)積分的性質(zhì) （與的方向相反）；是常數(shù)；3） 若曲線由與連接而成，則。3復(fù)變函數(shù)積分的一般計(jì)算法1）化為線積分：；（常用于理論證明）2）參數(shù)方法：設(shè)曲線： ，其中對(duì)應(yīng)曲線的起點(diǎn)，對(duì)應(yīng)曲線的終點(diǎn)，則 。（七）關(guān)于復(fù)變函數(shù)積分的重要定理與結(jié)論1柯西古薩基本定理：設(shè)在單連域內(nèi)解析，為內(nèi)任一閉曲線，則 2復(fù)合閉路定理： 設(shè)在多連域內(nèi)解析，為內(nèi)任意一條簡(jiǎn)單閉曲線，是內(nèi)的簡(jiǎn)單閉曲線，它們互不包含互不相交，并且以為邊界的區(qū)域全含于內(nèi)，則 其中與均取正向； ，其中由及所組成的復(fù)合閉路。3閉路變形原理 ： 一個(gè)在區(qū)域內(nèi)的解析函數(shù)沿閉曲線的積分，不因在內(nèi)作連續(xù)變形而改變它的值，只要在變形過(guò)程中不經(jīng)過(guò)使不解析的奇點(diǎn)。4解析函數(shù)沿非閉曲線的積分： 設(shè)在單連域內(nèi)解析，為在內(nèi)的一個(gè)原函數(shù)，則 說(shuō)明：解析函數(shù)沿非閉曲線的積分與積分路徑無(wú)關(guān)，計(jì)算時(shí)只要求出原函數(shù)即可。5。 柯西積分公式：設(shè)在區(qū)域內(nèi)解析，為內(nèi)任一正向簡(jiǎn)單閉曲線，的內(nèi)部完全屬于，為內(nèi)任意一點(diǎn)，則6高階導(dǎo)數(shù)公式：解析函數(shù)的導(dǎo)數(shù)仍為解析函數(shù)，它的階導(dǎo)數(shù)為 其中為的解析區(qū)域內(nèi)圍繞的任何一條正向簡(jiǎn)單閉曲線，而且它的內(nèi)部完全屬于。7重要結(jié)論：。 （是包含的任意正向簡(jiǎn)單閉曲線）8復(fù)變函數(shù)積分的計(jì)算方法1）若在區(qū)域內(nèi)處處不解析，用一般積分法2）設(shè)在區(qū)域內(nèi)解析，是內(nèi)一條正向簡(jiǎn)單閉曲線，則由柯西古薩定理， 是內(nèi)的一條非閉曲線，對(duì)應(yīng)曲線的起點(diǎn)和終點(diǎn)，則有3）設(shè)在區(qū)域內(nèi)不解析曲線內(nèi)僅有一個(gè)奇點(diǎn)：（在內(nèi)解析）曲線內(nèi)有多于一個(gè)奇點(diǎn)：（內(nèi)只有一個(gè)奇點(diǎn)） 或：（留數(shù)基本定理）若被積函數(shù)不能表示成，則須改用第五章留數(shù)定理來(lái)計(jì)算。（八）解析函數(shù)與調(diào)和函數(shù)的關(guān)系1調(diào)和函數(shù)的概念：若二元實(shí)函數(shù)在內(nèi)有二階連續(xù)偏導(dǎo)數(shù)且滿足，為內(nèi)的調(diào)和函數(shù)。2解析函數(shù)與調(diào)和函數(shù)的關(guān)系解析函數(shù)的實(shí)部與虛部都是調(diào)和函數(shù)，并稱(chēng)虛部為實(shí)部的共軛調(diào)和函數(shù)。兩個(gè)調(diào)和函數(shù)與構(gòu)成的函數(shù)不一定是解析函數(shù)；但是若如果滿足柯西黎曼方程，則一定是解析函數(shù)。3已知解析函數(shù)的實(shí)部或虛部，求解析函數(shù)的方法。1）偏微分法：若已知實(shí)部，利用條件，得；對(duì)兩邊積分，得 （*）再對(duì)（*）式兩邊對(duì)求偏導(dǎo)，得 （*） 由條件，得，可求出 ；代入（*）式，可求得 虛部 。 2）線積分法：若已知實(shí)部，利用條件可得，故虛部為；由于該積分與路徑無(wú)關(guān)，可選取簡(jiǎn)單路徑（如折線）計(jì)算它，其中與 是解析區(qū)域中的兩點(diǎn)。3）不定積分法：若已知實(shí)部，根據(jù)解析函數(shù)的導(dǎo)數(shù)公式和條件得知， 將此式右端表示成的函數(shù)，由于仍為解析函數(shù)，故 （為實(shí)常數(shù)）注：若已知虛部也可用類(lèi)似方法求出實(shí)部（九）復(fù)數(shù)項(xiàng)級(jí)數(shù)1復(fù)數(shù)列的極限1）復(fù)數(shù)列（）收斂于復(fù)數(shù)的充要條件為 （同時(shí)成立）2）復(fù)數(shù)列收斂實(shí)數(shù)列同時(shí)收斂。2復(fù)數(shù)項(xiàng)級(jí)數(shù)1）復(fù)數(shù)項(xiàng)級(jí)數(shù)收斂的充要條件是級(jí)數(shù)與同時(shí)收斂；2）級(jí)數(shù)收斂的必要條件是。注：復(fù)數(shù)項(xiàng)級(jí)數(shù)的斂散性可以歸納為兩個(gè)實(shí)數(shù)項(xiàng)級(jí)數(shù)的斂散性問(wèn)題的討論。（十）冪級(jí)數(shù)的斂散性1冪級(jí)數(shù)的概念：表達(dá)式或?yàn)閮缂?jí)數(shù)。2冪級(jí)數(shù)的斂散性1）冪級(jí)數(shù)的收斂定理阿貝爾定理(Abel)：如果冪級(jí)數(shù)在處收斂，那么對(duì)滿足的一切，該級(jí)數(shù)絕對(duì)收斂；如果在處發(fā)散，那么對(duì)滿足的一切，級(jí)數(shù)必發(fā)散。2）冪級(jí)數(shù)的收斂域圓域冪級(jí)數(shù)在收斂圓域內(nèi)，絕對(duì)收斂；在圓域外，發(fā)散；在收斂圓的圓周上可能收斂；也可能發(fā)散。3）收斂半徑的求法：收斂圓的半徑稱(chēng)收斂半徑。比值法 如果，則收斂半徑；根值法 ，則收斂半徑；如果，則；說(shuō)明在整個(gè)復(fù)平面上處處收斂；如果，則；說(shuō)明僅在或點(diǎn)收斂；注：若冪級(jí)數(shù)有缺項(xiàng)時(shí)，不能直接套用公式求收斂半徑。（如）3冪級(jí)數(shù)的性質(zhì)1）代數(shù)性質(zhì)：設(shè)的收斂半徑分別為與，記，則當(dāng)時(shí)，有 （線性運(yùn)算） （乘積運(yùn)算）2）復(fù)合性質(zhì)：設(shè)當(dāng)時(shí)，當(dāng)時(shí)，解析且，則當(dāng)時(shí)，。分析運(yùn)算性質(zhì)：設(shè)冪級(jí)數(shù)的收斂半徑為，則其和函數(shù)是收斂圓內(nèi)的解析函數(shù)；在收斂圓內(nèi)可逐項(xiàng)求導(dǎo)，收斂半徑不變；且 在收斂圓內(nèi)可逐項(xiàng)求積，收斂半徑不變； （十一）冪函數(shù)的泰勒展開(kāi)1. 泰勒展開(kāi)：設(shè)函數(shù)在圓域內(nèi)解析，則在此圓域內(nèi)可以展開(kāi)成冪級(jí)數(shù) ；并且此展開(kāi)式是唯一的。注：若在解析，則在的泰勒展開(kāi)式成立的圓域的收斂半徑；其中為從到的距最近一個(gè)奇點(diǎn)之間的距離。 2常用函數(shù)在的泰勒展開(kāi)式1） 2） 3） 4） 3解析函數(shù)展開(kāi)成泰勒級(jí)數(shù)的方法1）直接法：直接求出，于是。2）間接法：利用已知函數(shù)的泰勒展開(kāi)式及冪級(jí)數(shù)的代數(shù)運(yùn)算、復(fù)合運(yùn)算和逐項(xiàng)求導(dǎo)、逐項(xiàng)求積等方法將函數(shù)展開(kāi)。（十二）冪函數(shù)的洛朗展開(kāi) 1. 洛朗級(jí)數(shù)的概念：，含正冪項(xiàng)和負(fù)冪項(xiàng)。 2洛朗展開(kāi)定理：設(shè)函數(shù)在圓環(huán)域內(nèi)處處解析，為圓環(huán)域內(nèi)繞的任意一條正向簡(jiǎn)單閉曲線，則在此在圓環(huán)域內(nèi)，有 ，且展開(kāi)式唯一。3解析函數(shù)的洛朗展開(kāi)法：洛朗級(jí)數(shù)一般只能用間接法展開(kāi)。*4利用洛朗級(jí)數(shù)求圍線積分：設(shè)在內(nèi)解析，為內(nèi)的任何一條正向簡(jiǎn)單閉曲線，則 。其中為在內(nèi)洛朗展開(kāi)式中的系數(shù)。說(shuō)明：圍線積分可轉(zhuǎn)化為求被積函數(shù)的洛朗展開(kāi)式中的系數(shù)。（十三）孤立奇點(diǎn)的概念與分類(lèi)1。 孤立奇點(diǎn)的定義 ：在點(diǎn)不解析,但在的內(nèi)解析。2。孤立奇點(diǎn)的類(lèi)型：1）可去奇點(diǎn)：展開(kāi)式中不含的負(fù)冪項(xiàng)；2）極點(diǎn)：展開(kāi)式中含有限項(xiàng)的負(fù)冪項(xiàng)；其中在解析，且；3）本性奇點(diǎn)：展開(kāi)式中含無(wú)窮多項(xiàng)的負(fù)冪項(xiàng)； （十四）孤立奇點(diǎn)的判別方法1可去奇點(diǎn)：常數(shù)；2極點(diǎn)：3本性奇點(diǎn)：不存在且不為。4零點(diǎn)與極點(diǎn)的關(guān)系1）零點(diǎn)的概念：不恒為零的解析函數(shù)，如果能表示成，其中在解析，為正整數(shù)，稱(chēng)為的級(jí)零點(diǎn)；2）零點(diǎn)級(jí)數(shù)判別的充要條件是的級(jí)零點(diǎn)3）零點(diǎn)與極點(diǎn)的關(guān)系：是的級(jí)零點(diǎn)是的級(jí)極點(diǎn)；4）重要結(jié)論若分別是與的級(jí)與級(jí)零點(diǎn)，則是的級(jí)零點(diǎn)；當(dāng)時(shí)，是的級(jí)零點(diǎn)；當(dāng)時(shí)，是的級(jí)極點(diǎn)；當(dāng)時(shí)，是的可去奇點(diǎn)；當(dāng)時(shí)，是的級(jí)零點(diǎn)，當(dāng)時(shí)，是的級(jí)零點(diǎn)，其中（十五）留數(shù)的概念 1留數(shù)的定義：設(shè)為的孤立奇點(diǎn)，在的去心鄰域內(nèi)解析，為該域內(nèi)包含的任一正向簡(jiǎn)單閉曲線，則稱(chēng)積分為在的留數(shù)（或殘留），記作 2留數(shù)的計(jì)算方法若是的孤立奇點(diǎn)，則，其中為在的去心鄰域內(nèi)洛朗展開(kāi)式中的系數(shù)。1）可去奇點(diǎn)處的