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复变函数与积分变换第三版:挖掘数学的宝藏,开启智慧之门


文章编号:11931 / 更新时间:2024-01-17 00:20:39 / 浏览:

《复变函数与积分变换第三版》是一本旨在挖掘数学宝藏、开启智慧之门的重要著作。这本书通过对复变函数和积分变换的深入研究,展示了数学的奇妙之处,启迪读者的思维,提升数学素养。

复变函数是数学中的重要概念之一,它具有许多独特的性质和特点,与实变函数有着明显的区别。《复变函数与积分变换第三版》首先从复数的基本概念和性质入手,引导读者了解复数的运算规则和几何意义。之后,书中详细介绍了复变函数的连续性、可导性和积分计算等基本概念,深入阐述了复变函数的全纯性、解析性和奇点等重要理论。通过生动的例子和详细的推导过程,读者可以逐步领悟复变函数的本质和内在规律。

积分变换是复变函数的一个重要应用领域,它将函数从一个域转化为另一个域,使得问题处理更加便捷和精确。《复变函数与积分变换第三版》对积分变换的原理和方法进行了系统的介绍。书中详细讨论了拉普拉斯变换、傅里叶变换和Hankel变换等经典积分变换的定义、性质和应用,使读者对积分变换有了深入的理解。书中还介绍了离散傅里叶变换和小波变换等近年来发展起来的新型积分变换方法,使读者了解到数学在实际问题中的广泛应用。

本书在内容上注重理论与实践的结合,既有详细的数学推导和证明,又有大量的例题和习题。通过例题的解析,读者可以更好地理解和掌握书中的知识点,通过习题的训练,读者可以巩固和运用所学的知识。书中还提供了部分习题的答案和展开式的归纳,方便读者检验答案和加深对知识的理解。

《复变函数与积分变换第三版》的编写团队由一批数学专家和教育工作者组成,他们具有丰富的教学和研究经验,确保了内容的科学性和准确性。每一章节都经过精心设计和组织,层次清晰,思路连贯,使得读者能够循序渐进地学习和理解复变函数和积分变换的知识。

作为一本挖掘数学宝藏、开启智慧之门的著作,《复变函数与积分变换第三版》通过对复变函数和积分变换的详细介绍和深入研究,为读者打开了一扇通向数学世界的大门。它既适用于高校数学专业的学生,也可供科技工作者和相关领域的研究人员参考,对于提升数学素养和解决实际问题具有重要的指导意义。


什么是复变函数?

如下:

复变函数,是指以复数作为自变量和因变量的函数,而与之相关的理论就是复变函数论。解析函数是复变函数中一类具有解析性质的函数,复变函数论主要就是研究复数域上的解析函数,因此通常也称复变函数论为解析函数论。

起源

复数的概念起源于求方程的根,在二次、三次代数方程的求根中就出现了负数开平方的情况。在很长时间里,人们对这类数不能理解。但随着数学的发展,这类数的重要性就日益显现出来。

什么是复变函数?

(1+i)^i=e^[iLn(1+i)]=e^{i[ln|1+i|+iarg(1+i)+i2kπ]}=e^{i[ln√2+iπ/4+i2kπ]}=e^(iln√2-π/4-2kπ),其主值=e^(iln√2-π/4)。

定义

复变数复值函数的简称。设A是一个复数集,如果对A中的任一复数z,通过一个确定的规则有一个或若干个复数w与之对应,就说在复数集A上定义了一个复变函数,记为

w=ƒ(z)

这个记号表示,ƒ(z)是z通过规则ƒ而确定的复数。如果记z=x+iy,w=u+iv,那么复变函数w=ƒ(z)可分解为w=u(x,y)+iv(x,y);所以一个复变函数w=ƒ(z)就对应着一对两个实变数的实值函数。除非有特殊的说明,函数一般指单值函数,即对A中的每一z,有且仅有一个w与之对应。

例如,f(z)=是复平面上的复变函数。但f(z)=

在复平面上并非单值,而是多值函数。对这种多值函数要有特殊的处理方法(见解析开拓、黎曼曲面)。

对于z∈A,(z)的全体所成的数集称为A关于的像,记为(A)。函数规定了A与(A)之间的一个映射。例如在w=z2的映射下,z平面上的射线argz=θ与w平面上的射线argw=2θ对应;如果(A)∈A*,称把A映入A*。如果(A)=A*,则称把A映成A*,此时称A为A*的原像。

对于把A映成A*的映射,如果z1与z2相异必导致(z1)与(z2)也相异,则称是一对一的。在一对一的映射下,对A*上的任一w,A上必有一个z与之对应,称此映射为的反函数,记为

z=ƒ-1(w)

以上内容参考:网络百科-复变函数

什么是复变函数?

复变函数是指定义在复平面上的函数,它在数学、物理学、工程学等领域中有着广泛的应用。以下是复变函数的一些应用。

  • 电路分析

  • 复变函数在电路分析中有着广泛的应用。由于电路中的电流和电压都是复数形式的,因此可以将电路中的各个元件和信号表示为复变函数,然后利用复变函数的性质进行分析。例如,可以利用复变函数的共轭和模长来计算电路中的功率和振幅,利用复变函数的导数和积分来计算电路中的响应和频率特性。

  • 流体力学

  • 复变函数在流体力学中有着广泛的应用。在流体力学中,流场可以表示为一个复变函数,这个函数的实部和虚部分别代表着流场中的速度和压力。利用复变函数的Cauchy-Riemann方程,可以计算流场中的旋度和散度,并且可以利用复变函数的积分来计算流场中的环流和势能。

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  • 量子力学

  • 复变函数在量子力学中有着广泛的应用。在量子力学中,波函数可以看作是一个复变函数,它的模长的平方代表着粒子的概率密度。利用复变函数的Schrodinger方程,可以计算波函数的时间和空间演化,并且可以利用复变函数的积分来计算量子力学中的期望值和平均值。

  • 信号处理

  • 复变函数在信号处理中有着广泛的应用。在信号处理中,信号可以看作是一个复变函数,它的实部和虚部分别代表着信号的实部和虚部。利用复变函数的傅里叶变换和傅里叶反变换,可以将信号从时域转换到频域,并且可以将信号从频域转换到时域。此外,利用复变函数的拉普拉斯变换和拉普拉斯反变换,也可以计算信号的响应和频率特性。

  • 数据分析

  • 复变函数在数据分析中有着广泛的应用。在数据分析中,数据可以看作是一个复变函数,它的实部和虚部分别代表着数据的实部和虚部。利用复变函数的复共轭和模长,可以计算数据的相位和振幅,并且可以利用复变函数的导数和积分来计算数据的变化率和累积量。

    综上所述,复变函数在数学、物理学、工程学等领域中有着广泛的应用。复变函数的应用涉及到电路分析、流体力学、量子力学、信号处理和数据分析等多个领域,这些应用为我们理解和解决实际问题提供了有力的工具。

什么是复变函数?

以复数作为自变量和因变量的函数就叫做复变函数,而与之相关的理论就是复变函数论。解析函数是复变函数中一类具有解析性质的函数,复变函数论主要就研究复数域上的解析函数,因此通常也称复变函数论为解析函数论。复变函数论产生于十八世纪。1774年,欧拉在他的一篇论文中考虑了由复变函数的积分导出的两个方程。而比他更早时,法国数学家达朗贝尔在他的关于流体力学的论文中,就已经得到了它们。因此,后来人们提到这两个方程,把它们叫做"达朗贝尔-欧拉方程"。到了十九世纪,上述两个方程在柯西和黎曼研究流体力学时,作了更详细的研究,所以这两个方程也被叫做"柯西-黎曼条件"。复变函数论的全面发展是在十九世纪,就像微积分的直接扩展统治了十八世纪的数学那样,复变函数这个新的分支统治了十九世纪的数学。当时的数学家公认复变函数论是最丰饶的数学分支,并且称为这个世纪的数学享受,也有人称赞它是抽象科学中最和谐的理论之一。为复变函数论的创建做了最早期工作的是欧拉、达朗贝尔,法国的拉普拉斯也随后研究过复变函数的积分,他们都是创建这门学科的先驱。后来为这门学科的发展作了大量奠基工作的要算是柯西、黎曼和德国数学家维尔斯特拉斯了。二十世纪初,复变函数论又有了很大的进展,维尔斯特拉斯的学生,瑞典数学家列夫勒、法国数学家庞加莱、阿达玛等都作了大量的研究工作,开拓了复变函数论更广阔的研究领域,为这门学科的发展做出了贡献。复变函数论在应用方面,涉及的面很广,有很多复杂的计算都是用它来解决的。比如物理学上有很多不同的稳定平面场,所谓场就是每点对应有物理量的一个区域,对它们的计算就是通过复变函数来解决的

什么是复变函数?

对复变函数的认识和理解如下:

复变函数是一个定义在复数域上的函数,包括实部和虚部两个变量。它在数学、物理学和工程学等领域有着广泛应用和重要意义。

1.复数与复平面

复变函数的基础是复数,复数由实部和虚部组成,形式为z=x+yi,其中x和y分别为实数,i是虚数单位。复平面将复数表示为在平面上的点,实轴和虚轴分别对应x轴和y轴,使得复数的运算具有几何意义。

2.复变函数的定义和性质

复变函数是将复数域映射到复数域的函数,可以表示为w=f(z),其中w和z都是复数。复变函数有许多性质,包括连续性、可微性、解析性等。解析函数是指在其定义域上处处可导的函数。

3.庞加莱-黎曼定理

庞加莱-黎曼定理是复变函数理论中的重要结果,它建立了解析函数与其导函数的关系。根据该定理,如果一个函数在某个区域内解析,那么它在该区域内无论按照哪个方向求导,得到的结果都是相同的。

4.复变函数的级数表示

复变函数可以用级数展开表示,最常见的是幂级数和傅里叶级数。幂级数展开为f(z)=∑(n=0to∞)an(z-z0)^n,其中an为复系数。傅里叶级数则将函数表示为一系列正弦和余弦函数的线性组合。

5.复变函数的应用

复变函数在物理学、工程学和计算机图形学等领域有广泛的应用。在物理学中可以用于描述电磁场、流体力学等问题,工程学中可以用于信号处理、控制系统设计等,计算机图形学中可以用于生成曲线、颜色模型等。

6.共轭函数与解析函数的关系

对于解析函数,其共轭函数也是解析函数。共轭函数是复变函数的实部取负数得到的,它在复平面上的表示是将函数对称于实轴。利用共轭函数,可以推导出一些性质和定理,如共轭定理和共轭关系式等。

7.复变函数的奇点

奇点是复变函数在某点处不解析的点,包括可去奇点、极点和本性奇点。可去奇点是指在该点附近可以通过修正函数使得函数变得解析,极点是指函数在该点处发散但解析性质良好,本性奇点是指在该点处函数的发散性质较复杂。

8.应用举例

复变函数的应用非常广泛,例如在电路分析中可以利用复变函数的技巧简化计算,对于电容、电感和电阻等元件,可以通过复阻抗的概念来描述它们的电性质。此外,在信号处理中,复变函数也常常用于频域分析以及滤波器设计等方面。

9.总结

复变函数是一个重要的数学分支,它不仅具有重要的理论意义,也有着广泛的应用价值。从复平面的几何意义到解析函数的性质和应用,复变函数的研究涉及到许多领域的知识和技巧。了解和理解复变函数的基本概念和性质,对于进一步深入相关领域的学习和研究都具有重要的意义。

复变函数求导,怎么求啊

就按照实函数的求导方法求导就可以。

在求导中,是对 z 求导,i 是常数,导数为 0。

虽然 z = x + iy,对 z 求导,就是全导数 = total differentiation。

如果题目著名是对 x 求导,或对 y 求导,那就是求偏导数 = partial differentiation。

求偏导数时,就再结合链式求导 = chain rule。

复变函数

论中用几何方法来说明、解决问题的内容,一般叫做几何函数论,复变函数可以通过共形映象理论为它的性质提供几何说明。导数处处不是零的解析函数所实现的映像就都是共形映象,共形映像也叫做保角变换。共形映象在流体力学、空气动力学、弹性理论、静电场、电路理论等方面都得到了广泛的应用。留数理论是复变函数论中一个重要的理论。


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