复变函数 复数及其几何表示
复变函数第一章
z1 z1 z2 z2
Arg(
z1 z2
)
Arg
z1
Arg
z2
1、 幂函数
非零复数 z 的 n 次幂
zn rnein rn (cos n i sin n )
其中
zn z n , Arg zn nArg z.
令 r = 1，则得棣莫弗公式
(cos i sin )n cos n i sin n
21
•连续曲线 若实函数 x(t) 和 y(t) 在闭区间[, ]
上连续，则方程组
x x(t),
y
y(t),
( t )
或复数方程 z z(t) x(t) iy(t) ( t )
代表一条平面曲线，称为 z 平面上的连续曲线.
进一步地，若在 t 上，x '(t) 及 y '(t) 存在、
E(C)
线 C 把 z 平面唯一地分成
C、I(C) 及 E(C) 三个点集，
I(C)
它们具有如下性质：
（1）彼此不交；
O
C
x
（2）I(C) 是一个有界区域（称为 C 的内部）；
（3）E(C) 是一个无界区域（称为 C 的外部）.
25
•单连通区域 设 z 平面上的区域 D， 若在 D 内 无论怎样画简单闭曲线，其内部仍全含于 D， 则称 D 为单连通区域. 非单连通的区域称为多 连通区域.
y
z
v
w
2 O 2 x
4 O 4 u
31
•反函数 假设函数 w=f(z) 的定义域是 z 平面上的 集合 G，值域是 w 平面上的集合 G*. 对 G* 中 的每一个点 w，在 G 中有一个（或至少两个） 点与之相对应，则在 G* 上确定了一个单值（或
复数与复变函数(修定)
05
复变函数的积分公式与全 纯函数
柯西积分公式与解析函数的性质
柯西积分公式
对于复平面上的封闭曲线C，如果f(z)在C的 内部是解析的，那么f(z)在C上的积分可以 用f(z)在C上的四个点处的函数值来表示。
解析函数的性质
如果f(z)是解析函数，那么它在复平面上处 处可导，且满足Cauchy-Riemann方程。
02
03
电气工程
在电气工程中，交流电的电压、电流 等参数通常用复数表示，方便进行计 算和分析。
在数学其他分支中的应用
01
代数
复数可以作为代数方程的根进行 求解，扩展了代数方程的解的范 围。
02
03
几何
分析学
复数域可以视为二维平面上的点 集，为几何学的研究提供了新的 视角和方法。
复变函数是分析学的一个重要分 支，为实数域上的函数分析提供 了更广泛的应用和理论基础。
复数是形如 a + bi 的数，其中 a 和 b 是实数，i 是 虚数单位，满足 i^2 = -1。
几何定义
复数可以视为平面上的点或向量，实部是 x 坐标，虚部是 y 坐标。
复数的几何表示
1 2
平面坐标系
每个复数 z = a + bi 可以表示为平面上的一个点 (a, b)。
极坐标系
每个复数 z = r(cosθ + i sinθ) 可以表示为从原 点出发的一个向量，其模长为 r，幅角为 θ。
THANKS
感础 • 复变函数概念 • 复变函数的导数与积分 • 复变函数的级数与幂级数展开 • 复变函数的积分公式与全纯函数 • 复变函数的应用
01
复数基础
复数的定义
形式定义
复变函数(全)解析
1
2
1
2
1
2
乘法
z z (x x y y ) i(x y x y ),
12
12
12
21
12
商
z 1
xx 12
yy 12
i
xy 21
xy 12
z
x2 y2
x2 y2
2
2
2
2
2
第一节 复数及其代数运算
(2)性质
z z z z , zz zz;
1
2
2
1
12
21
z (z z ) (z z ) z ,z (z z ) (z z )z
1
2
3
1
2
3 1 23
12 3
z (z z ) z z z z
12
3
12
13
第二节 复数的几何表示
1.复平面 （ 1 ） 定 义 复 数 z x iy 与 有 序 实 数
(x, y) 一一对应，对于平面上给定的直角 坐标系，复数的全体与该平面上的点的全
体成一一对应关系，从而复数 z x iy 可
对复平面内任一点z ,用一条直线将N 与z 连结起来,该直线与球面交于异于N 的 唯一点P ,这样除了N 之外,复平面内点与 球面上的点存在一一对应的关系.这样的 球面称为复球面.
第三节 复数的乘幂与方根
1. 乘积与商
设有两个复数
（1）乘积
z1
r1 (cos 1
sin1 )
r e i1 1
,
z2
r2 (cos2
z2 r2
第二节 复数的几何表示
2.幂与根 (1) 幂 n个相同复数z 的乘积称为z 的n次幂,记作zn ,即
复变函数课件1-2复数的几何表示共26页文档
x2(y1)22, 圆方 x 2 (y程 1 )24 .
16
(2)z2iz2 表示所有 2i和 与 2距 点离相等的. 点的 故方程表示连 的接 曲2i点 线 和2就 的是 线 段的垂直 . 平 设 z分 x线 iy, x y 2 ii x y 2 i,化简后得 yx. (3 )Im i z)( 4 设 zxiy, i z x ( 1 y )i, Ii m z ) 1 ( y 4 , 所求曲线方y程为 3.
特 ,当 殊 z 0 时 ,地 z 0 , 辐角不确定.
4
辐角主值的定义:
在 z( 0 )的,辐 把 角 π 满 0 π 中 的 足 0 称 A z 为 的 r,g 记 主 0 作 a 值 z . rg
z
0辐角的主值 arctan
y x
,
x0,
arg
z
13
例6 将通过 z1两 x1i点 y1与 z2x2iy2的直 线用复数形 表式 .示的方程来 解 通过 (x1两 ,y1)与 点 (x2,y2)的直线的
xy xy11tt((xy22yx11)) 参t 数 (, ), 所以它的复数形式的参数方程为 z z 1 t( z 2 z 1 )参t 数 (, ),
z
5i
4e 6
.
(2)zsi nicos
55
sin5cos25
cos
3 10
,
co5ssin25
sin
3 10
,
故三角表示式为 zco3sisi3 n,
10 Байду номын сангаас0
复变函数论
arg
z
arctg
3 1
3
2 3
，
Argz arg z 2k 2 2k ,
3
(k 0,1,2,3)
z
2(cos(
2
)
sin(
2
))
i(
2e
2 3
)
3
3
二、复数的运算：
1．相等： x1 iy1 x2 iy2 x1 x2, y1 y2 2.四则运算：运算规律
复数形式的方程表示时更简明。
2
2i
实数形式复数形式
z xiy
例 6: 连接 z1及 z2两点的线段的参数方程为：
z z1 t(z2 z1) (o t 1)
过 z1及z2两点直线的参数方程为：
z z1 t(z2 z1) ( t )
例 7: 求下列方程所表示的曲线
2
2
当 x 0, y 0 时，
x 0, y 0, arg z 0
x
0,
y
0, arg
z
当 x 0 时，
一象限 二象限
arg z( (0, )) arctan y ( (0, ))
2
x
2
arg
z (
(
,
))
arctan
y
(
(
,0))
(x 2)2 y2 9 .
2）几何上，该方程表示到复平面上点 2 和点 4
距离相等的点的轨迹，所以方程表示的曲线就是连接
复变函数课件
1. 复数域
目录
2. 复平面
3.复球面及无穷大
§1 复数及其几何表示
1、复数域
(1)复数的概念 形如 z x iy 的数称为复数 复数
或
z x yi
如果两个复数z1和z2的实部和虚部分别相等，那么 称这两个复数为相等。
x及y分别称为z的实部和虚部，分别记作 y Im z x Re z 及
o
r
1
z1
r1
2
r2
z2
x
结论：两个复数乘积的模等于它们的模的乘积; 两个复数乘积的辐角等于它们的辐角的和.
即先把 z1 按逆时针方向 旋转一个角 2 , 再把它的模扩大到 r2 倍, 就得到z1 z2 .
由除法定义，我们还有
z1 | z1 | (cos Argz1 i sin Argz1 ) z2 | z2 | (cos Argz2 i sin Argz2 ) | z1 | (cos Argz1 i sin Argz1 )(cos Argz2 i sin Argz2 ) | z2 | (cos Argz2 i sin Argz2 )(cos Argz2 i sin Argz2 ) | z1 | [cos( Argz1 Argz2 ) i sin( Argz1 Argz2 )] | z2 | (cos 2 Argz2 sin 2 Argz2 ) | z1 | [cos( Argz1 Argz2 ) i sin( Argz1 Argz2 )] | z2 | z1 | z1 | Arg z1 Argz Argz , 1 2 z z2 | z2 | 2
复变函数-第一章-复数与复变函数
y
28
1 i
2
q
4
w0
r 2
q 2k
n i sin
w2
q 2k
n )
o
w3
x
wk n r (cos
16
例 2. 求
4
-1
解 : 1 cos i sin
4
1 cos
2k
4
i sin
2k
4
, (k 0,1,2,3).
z1
z2
z0 内点
P
D-区域
(6) 连通 D中任意两点可用一条全在D
中的曲线连接起来。
21
外点
z1
z2
z0 内点
P
(7) 区域
连通的开集.
D-区域
区域D与它的边界一起构成闭区域, 或闭域. D
22
(8) 有界区域 如果存在正数M，使得对于一切D中的点z， z M, 有 则称 D为有界区域,否则称为无界区域。 例如
设 w e , 由w z , 有 ne in re iq ,
i n
则 n r , n q 2k
(k为整数 ).
即 w = n z = n re
r (cos
n
i
θ + 2 kπ n
，
q 2k
n )
q 2k
n
i sin
(k为整数).
14
当k＝0，1，2，…，n－1时，得到n个相异的根：
z. 共轭 x iy为x iy的共轭复数，记为
注:(1)两个复数相等，是指二者实部、虚部分别相同； (2)两个复数之间无法比较大小，除非都是实数； (3)实部为0，虚部不为0，为纯虚数。
复变函数复数及其几何表示
回到绞架，朝松树走，同时记住所走的步数， 到了松树向左拐个直角再走这么多步，在这里 也打个桩。 在两个桩中间挖，就可以找到宝藏！
问题是绞架年代久远烂掉了，还能找到宝藏吗？
第一根桩位置 [+1]i (1)
第二根桩位置 [ 1](i) 1
则| z1z2 || z1 || z2 |，
集合相等
Arg(z1z2 ) Argz1 Argz2
对除法，有
z1 z1 z2 z2
(z2 0),
Arg( z1 z2
)
Argz1
Argz2
乘法的几何意义
将复数z1按逆时针方向旋转一个角度Argz2，
再将其伸缩到|z2|倍。 y
(z)
a bi
1
-1 {[1 ]i (1) [1 ](i) 1} / 2 i
三点a , b, c所决定的圆上任意点z应满足和
相等或互补
c
arg z a arg c a 0或 a
zb
cb
z
即：arg z a c a 0或
例4 设z1, z2为两复数, 证明 1) z1 z2 z1 z2 2) z1 z2 z1 z2
四、复数的几何意义 z x iy 复平面上的点P( x，y)
易见，z x iy 一对实数( x, y), 在平面上取定直角坐标系， 点P 一对实数( x, y) z x iy 平面上的点P( x, y)
复数的模： | z | x2 y2 0
复数相等
z1 z2 x1 x2 , y1 y2 , 其中z1 x1 iy1 , z2 x2 iy2
复变函数
§ 1.1 复数及其运算
2
复数的几何表示 复数的几何表示对于了解复变函数理论中的 一些概念，例如多值函数、解析延拓等，很有帮助，其中一个 重要应用时——保角变换。 复数z=x+iy可以用平面上的点表示。在平上作一个直角坐标系， 取横轴OX为实轴，单位为1，纵轴OY为虚轴，单位为i。复数 全体与平面上的点都是一一对应的关系，这样的平面称为复平 面。 若引入极坐标变量（ρ，φ ）则 x= ρ cosφ y= ρsinφ 于是 z= ρcosφ +i ρsinφ （1） z=ρρeiφ （2） （1）、（2）式分别称为复数z的三角表示式和指数表示式。式中ρ 为复数z的模或绝对值。记作 ∣z∣=ρ=√(x² 实数（x,y）定义 为复数，通常表示为z=x+iy。式中i满足i2=1， 称为虚单位；而x和y都是实数，分别称为复 数z的实部和虚部，常记为： x=Rez;y=Im z。 虚部为零的复数就可以看做是实数，即 x+i0=x.实部为零的复数称为纯虚数。 两个复数相等指的是实部虚部分别相等， 即x1+iy1=x2+iy2必须且只需x1=x2;y1=y2. 复数x+iy和x-iy互称为共轭复数。
• §1.2 复变函数 • 1. 复变函数的概念 设E为复数平面的 一点集（复数的集合），若按一定的规 律，使E内每一个复数z都有一个或者多 个的w=u+iv(u,v为实数)与之对应，则称 w为z的复变函数，定义域为E，记作： w=f(z)，
• • • • • • • • • • • •
而φ为向量oz与x轴的夹角，称为复数z的辅角，记作 Arg z=φ; tanφ =y/x 任一复数z不等于零都有无穷多个辅角。以arg z表示其中在2ππ 范围内 变化的一个特定值，称之为辅角的主值，通常取 -π <arg z≦ π 于是 Arg z=arg z+2kπ(k=0; ±1; ±2…) 3 复数的运算法则 (1)两复数z1=x1+iy1及z2=x2+iy2相加(减),可将他们的实部与实部，虚部 与虚部分别相加（减），即 z1±z2=（x1±x2）+i（y1±y2） (2)两复数z1=x1+iy1及z2=x2+iy2相乘可按多项式乘法法则进行，只需将 结果中的i2换成-1，即 z1.z2=（x1x2-y1y2）+i（x1y2+x2y1） (3)两复数z1=x1+iy1及z2=x2+iy2相除，先写成分式形式，然后分子分母 同乘以分母的共轭复数，化简级 z1÷z2= （x1x2＋y1y2）/(x22+y22)+i(y1x2－x1y2)/(x22+y22)
复变函数(全)
0
0
0
0
第二章
第一节 解析函数的概念
1.复变函数的导数与微分 (1) 导数的定义 设函数 w f ( z ) 定义于区域 D , z 为D 中的一点,点 z z 不超出 D 的范围,如 f ( z z ) f ( z ) 果极限 lim 存在, 那么就说 f ( z ) z z 的导数,记作 在 z 可导.这个极限值就称 f ( z ) 在 dw f ( z z ) f ( z ) f ( z ) lim . dz z
第一节 复数及其代数运算
1 复数的概念 对 任 意 二 实 数 x, y , 称 z x iy 或
z x yi 为复数 , 其中x, y 分别称为 z 的实部 和虚部,记作 x Re( z ), y Im( z ) . 当 x 0, y 0 时 , z iy 称 为 纯 虚 数 ; 当 y 0 时, x x i 0 可看作实数x .
如果存在z0 的一个邻域,该邻域内的所有点
G 的内点.如果 G 内的 z0 为 都属于G ,那么称 G 为开集. 每个点都是G 的内点,那么称
第四节 区
域
(3) 区域 D 满足下列 平面点集D 称为一个区域, 如果 两个条件: 1)D 是一个开集;
2)D 是连通的, 即D 中任意两点都可以
用完全属于D 的折线连接起来.
第一节 解析函数的概念
(3)求导法则:
f ( z) g ( z ) f ( z ) f ( z ) g ( z ) ] 5) [ g ( z) g 2 ( z)
6) { f [ g ( z )]} f ( w) g ( z ) , 其中 w g ( z ) 7)
复变知识点 总结
复变知识点总结1. 复变函数的定义复变函数是指自变量为复数，因变量也为复数的函数。
一般地，复变函数可表示为f(z)=u(x,y)+iv(x,y)，其中z = x+iy，u(x,y)和v(x,y)分别为实部和虚部。
2. 复数的表示复数可以用直角坐标形式z=x+iy表示，也可以用极坐标形式z=re^(iθ)表示，其中r为模，θ为幅角。
3. 复平面和复函数的几何表示复数z=x+iy可以在复平面上表示为点(x,y)，复变函数f(z)可以在复平面上表示为一条曲线或曲面。
二、解析函数与全纯函数1. 解析函数的定义如果一个复变函数在某个区域内能够展开成洛朗级数，并且在该区域内收敛，那么称该函数在该区域内是解析的。
2. 全纯函数的定义如果一个解析函数的导数处处存在且连续，那么该函数就是全纯函数。
3. 解析函数的充要条件一个函数在某个区域内解析的充要条件是它在该区域内连续，并且满足柯西-黎曼方程。
三、柯西-黎曼方程1. 柯西-黎曼方程的定义对于复变函数f(z)=u(x,y)+iv(x,y)，如果它满足下面的条件：∂u/∂x = ∂v/∂y∂u/∂y = -∂v/∂x那么称它满足柯西-黎曼方程。
2. 柯西-黎曼方程的意义柯西-黎曼方程是解析函数的充要条件，它描述了解析函数的实部和虚部之间的关系，是研究解析函数性质的基本工具。
四、共形映射1. 共形映射的概念如果一个复变函数在一个区域内保持角度和方向不变，那么就称它为共形映射。
2. 共形映射的性质共形映射保持圆周和直线的相交角度不变，它在复平面上的几何性质与保持形状不变，是复变函数理论中的重要概念。
五、留数定理1. 留数的概念对于解析函数f(z)，如果z=a是f(z)的孤立奇点，那么f(z)在z=a处的留数定义为Res(f;a)=1/(2πi)∫f(z)dz，积分路径沿着一个围绕z=a的简单闭合曲线C。
2. 留数定理如果f(z)在复平面上有限个孤立奇点，那么它在整个有限区域内的积分等于所有孤立奇点的留数和，即∮f(z)dz=2πiΣRes(f;a)。
第一章 复数和复变函数
ei1 ei2 (cos1 i sin 1 )(cos 2 i sin 2 ) cos(1 2 ) i sin(1 2 ) ei (1 2 ) ,
可得
z1z 2 r1r2ei (1 2 ) .
于是有如下等式
（1.13）
| z1 z2 || z1 || z2 |, Arg ( z1z 2 ) Arg ( z1 ) Arg ( z 2 ).
（1.14）
式(1.14)表明： 两个复数乘积的模等于它们模的乘积， 两个复数乘积的辐角等于它们辐角的 和。值得注意的是，由于辐角的多值性，式(1.14)的第二式应理解为对于左端 Arg ( z1 z2 ) 的
上海交通大学数学系 王健
任一值， 必有由右端 Argz1 与 Argz2 的各一值相加得出的 和与之对应；反之亦然。以后，凡遇到多值等式时，都 按此约定理解。 由式(1.14)可得复数乘法的几何意义，即： z1 z2 所 对应的向量是把 z1 所对应的向量伸缩 r2 | z2 | 倍， 然后再 旋转一个角度 2 argz 2 所得(见图 1.2)。
a 2 b 2 ( a b)( a b), a3 b3 ( a b)(a 2 ab b 2 ),
等等仍然成立。实数域和复数域都是代数学中所研究的“域”的实例。 由于一个复数与平面上的一个向量所对应， 因此， 复数的加法运算与平面上向量加法运 算一致,从而以下两个不等式成立。
z2 x2 iy2 相等，是指它们的实部与实部相等,虚部与虚部相等， 即 x1 iy1 x2 iy2
当且仅当 x1 x2 , y1 y2 。 1.1.2 复数的表示 1.1.2.1 代数表示 由式(1.1)所给出的即为复数的代数表示。 1.1.2.2 几何表示 由复数的定义可知，复数 z x iy 与有序数对 ( x, y ) 建立了一一对应关系。在平面上建立直角坐标 系 xOy ，用 xOy 平面上的点 P ( x , y ) 表示复数 z ，这 样复数与平面上的点一一对应，称这样的平面为复平 面。若用向量 OP 表示复数 z ，如图 1.1 所示。该向
复变函数理论
复变函数理论复变函数理论是数学领域中的一个重要分支，主要研究定义在复数域上的函数及其性质。
它不仅在数学本身具有深刻的影响，同时在物理、工程和计算科学等多个领域都有着广泛的应用。
复数与复平面复数的定义复数是由实部和虚部组成的数，可以表示为(z = a + bi)，其中(a)和(b)是实数，而(i)是虚数单位，满足(i^2 = -1)。
复平面复数可以在复平面上进行几何表示，其中横轴代表实部，纵轴代表虚部。
每个复数对应复平面上的一个点。
复变函数定义复变函数是定义域和值域均为复数的函数。
通常表示为(f(z))，其中(z)是一个复数变量。
全纯函数全纯函数（或解析函数）是复变函数中一类具有特殊性质的函数，它们在其定义域内不仅连续，而且可导。
全纯函数在局部可以展开成幂级数，这是复变函数理论研究的核心内容之一。
复变函数的性质连续性与可导性复变函数的连续性与实变函数类似，但可导性的条件更为严格。
一个复变函数在某点可导，意味着它在该点附近不仅连续，而且极限 [ \lim_{z \to z_0} \frac{f(z) - f(z_0)}{z - z_0} ] 存在且唯一。
积分性质复变函数的路径积分在复分析中非常重要，特别是与路径无关的条件——Cauchy积分定理。
这个定理表明，如果一个全纯函数在一个简单闭合路径及其内部定义，那么沿这个路径的积分为零。
应用举例电磁学在电磁学中，复变函数用于简化电场和磁场的计算。
通过使用复数表示波动方程，可以更容易地处理和求解问题。
信号处理在信号处理领域，复变函数被用于分析和处理频率响应，特别是在傅里叶变换中，复数的使用极大地简化了计算过程。
结论复变函数理论是数学中一个深奥而美丽的分支，它不仅提供了丰富的理论知识，还广泛应用于科学和工程的多个领域。
通过学习复变函数理论，我们能更好地理解自然界中的许多现象，并解决实际问题。
复变函数复习
不考内容《复变函数》第一章：§复球面§区域§5 第二部分：映射的概念§6 复变函数的极限与连续性第四章§1 复数项级数第五章§3 留数在定积分上的应用、《积分变换》第一章：傅立叶变换第二章：§4 卷积注意：第二章一般不算积分，除了周期函数的公式以外。
复变函数复习第一章 复数与复变函数1.复数的表示(1)复数的代数表示:复数z = x + i y ,其中x,y 为实数.(2)复数的几何表示:复数z = x + i y 可以用xy 平面上的点P(x,y)来表示,因而也能用原点指向P 点的平面向量来表示.(3)复数的三角表示:复数()θθsin cos i r z += 复数的模 22y x r z +==复数的辐角Argz=θ, ()xyArgz tg = , 复数的辐角的主值argzArgz=argz+2k π(k 为整数). 规定-π＜argz ≤π当0=z 时,|z|=0,辐角没有意义.当∞=z 时,|z|=+∞,没有实部,虚部和辐角. argz(0≠z )与反正切xy Arctg 的主值x y arctg ⎪⎭⎫ ⎝⎛<<-22ππx y arctg 的关系：第一、四象限 xy arctg z =arg x ﹥0第二象限 π+=xyarctg z arg x ﹤0,y ﹥0第三象限 π-=xy arctg z arg x ﹤0,y ﹤0 正虚轴 2arg π=z x=0,y ﹥0 负虚轴 2arg π-=z x=0,y ﹤0负实轴 π=z arg x ﹤0,y=0(4)复数的指数表示：θi re z z =≠,0时2.复数的运算设z 1= x 1+iy 1=()111sin cos θθi r +, z 2 = x 2+iy 2()222sin cos θθi r +=(1)相等 z 1= z 2 ⇔ x 1=x 2 y 1=y 2 (2)加(减)法 z 1±z 2=(x 1±x 2)+i(y 1±y 2) (3)乘法 z 1z 2=(x 1x 2-y 1y 2)+i(x 2y 1+x 1y 2)()()[]212121)(21sin cos 21θθθθθθ+++==+i r r e r r i(4)除法222121z z z z z z ⋅⋅==22222121y x y y x x +++i 22222112y x y x y x +-()2121θθ-=i e r r )]sin()[cos(212121θθθθ-+-=i r r (z 2≠0)(5)乘幂 )sin (cos θθθn i n r e r z n in n n +==特别 |z|=1时, (cos θ+isin θ)n =cosn θ+isinn θ (棣莫弗公式) (6)方根,2sin 2cos1⎪⎭⎫⎝⎛+++=n k i n k r z n nπθπθ ()1,,2,1,0-=n k (7)共轭 z = x-iy=re -i θ , 21z z ±=1z 2z ±, 121z z z =2z , 2121z z z z =⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛ ;z z = ; 22y x z z += ; x z z 2=+, iy z z 2=- .注意:(1)在复数的运算中,除加减法用代数表示较方便外,其它运算宜采用三角表示,特别是用指数表示最方便.(2)关于复数的模与辐角有以下计算公式:2121z z z z ⋅= ,()2121Argz Argz z z Arg +=2121z z z z = , Arg ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛21z z =21Argz Argz - (z 2≠0) 3.复变函数的概念复变函数的定义,极限,连续以及导数等概念在形式上几乎与实变函数完全相同.但需注意的是,复变函数的定义域是复平面上的点集,因此在讨论有关概念时,应注意复变量z 变化方式的任意性,即z →z 0可以以任意方式(直线,曲线…),而一元实变函数中实变量x →x 0只能沿x 轴.4.简单曲线是研究复变量的变化范围时经常用到的重要概念之一,特别是简单闭曲线经常作为区域的边界出现.在复变函数的积分运算中,常常需要把曲线表示为复参量的形式,通常用得最多的是一元实参量t 的复值函数 z=z(t)=x(t)+iy(t) (α≤t ≤β) 其中 x=x(t), y=y(t) (α≤t ≤β) 是该曲线在直角坐标系中的参数方程.第二章 解析函数1. 复变函数的导数(1)定义 函数w = f (z)在其定义域D 内一点z 0处(可导)的导数()()()()()000000000limlim lim z z z f z f z z f z z f z wdzdwz f z z z z z z --=∆-∆+=∆∆=='→→∆→∆= 若函数w = f (z)在区域D 内处处可导,称 f (z)在D 内可导. (2) f(z)在z 0可导连续(3)求导法则 若f(z),g(z)在点z 可导,则()1-='b bbzz(b 为复数);()()[]()()z g z f z g z f '±'='±; ()()[]()()()()z g z f z g z f z g z f '+'=';()()()()()()()[]z g z f z g z f z g z g z f '-'='⎥⎦⎤⎢⎣⎡21,()0≠z g .()[]{}()()z g w f zg f ''=',其中 ()z g w = . ()()w z f ϕ'='1,其中()z f w =与()w z ϕ=是两个互为反函数的单值函数,且 ()0≠'w ϕ. 2.解析函数(1)定义 如果函数f(z)在z 0及z 0的邻域内处处可导,那末称f(z)在z 0解析.如果f(z)在z 0不解析,则称z 0为f(z)的奇点. 如果f(z)在区域D 内每一点解析,那末称f(z)在D 内解析,或称f(z)是D 内的一个解析函数.(2)性质 两个解析函数的和,差,积,商(分母不为零)及复合函数仍然解析 有理分式函数)()(z Q z P 在复平面内除了使分母为零的点外处处解析 (3)柯西-黎曼方程 (C-R 方程)函数()()()y x iv y x u z f ,,+=在定义域D 内(解析)一点iy x z +=可导⇔u(x,y)与v(x,y)在(D 内)点(x,y)可微,并且满足C-R 方程 yv x u ∂∂=∂∂,x v y u ∂∂-=∂∂.推论 若f (z)在z 处可导, 则 ()yui y v x v i x u z f ∂∂-∂∂=∂∂+∂∂=' . 3.初等函数 定义 定义区域 单值多值性 解析区域 (1) 对数函数Lnz=lnz+2 kπi 整个复平面 多值 整个复平面iArgz z Lnz +=ln (z0) (除原点和负实轴)(k=0,±1,±2,…) 主值分支z i z z arg ln ln +=(2)乘幂 a b = e bL n a =e blna+2bki多值(k=0,±1,±2,…) 主值分支e b l n ab 为正整数n 单值 整个复平面nb 1= n 个分支 (除原点和负实轴)定义 定义区域 解析区域 单值多值性 基本周期 奇偶性(3)指数函数 e z(4)双曲函数2zz e e chz -+=2i 偶2zz e e shz --=整个复平面 单值 奇(5)三角函数2cos iziz e e z -+=2偶ie e z iziz 2sin --= 奇第三章 复变函数的积分1.积分的计算 ()()[]()t d t z t z f z d z f C '=⎰⎰βα光滑曲线C 参数方程: ()()()βα≥≤+==t t iy t x t z z ,, 正向t 增加()⎰+-Cn z z dz10⎩⎨⎧≠==0002n n i πC 是包围z 0的任何一条正向简单闭曲线2.积分的性质 f(z),g(z)沿曲线Ｃ连续(1) ()()dz z f dz z f C C ⎰⎰-=- ; (2) ()()dz z f k dz z kf C C ⎰⎰=;(k 为常数) (3) ()[()]()()dz z g dz z f dz z g z f C C C ⎰⎰⎰±=±(4)设曲线C 的长度为L,函数f(z)在C 上满足()M z f ≤,那末()()ML ds z f dz z f C C ≤≤⎰⎰.3.柯西-古萨基本定理 如果函数f(z)在单连域B 内处处解析，那末函数f(z)沿B 内任何一条封闭曲线C 的积分为零: ()0=⎰dz z f C.推广:(1)闭路变形原理 在区域内的—个解析函数f(z)沿闭曲线的积分,不因闭曲线在区域内作连续变形而改变其值,只要在变形过程中曲线不经过f(z)的奇点.(2)复合闭路定理 设C 为多连域D 内的一条简单闭曲线，C 1，C 2，…，C n 是在C 内部的简单闭曲线,它们互不包含也互不相交,并且以 C ，C 1，C 2，…，C n 为边界的区域全含于D.如果f(z)在D 内解析,那末1) ()()dz z f dz z f nk C CK∑⎰⎰==1 ,其中C 及C k 均取正向.2) 0)(=⎰Γdz z f ,这里г为由C 及C k ―（k=1，2，…，n ）所组成的复合闭路,其方向是:C 逆时针，C k ―顺时针. 推论:(1) ()()dz z f dz z f Z Z C ⎰⎰=10,Ｃ是连结z 0与z 1的任一曲线.(2)函数()()ςςd f z F ZZ ⎰=0必为B 内的—个解析函数,并且()()z f z F ='.5.原函数 如果在区域B 内φ/(z)=f(z),那末φ(z)称为f(z)在区域B 内的原函数不定积分 ()()c z dz z f +=⎰ϕ ,其中ｃ为任意复常数.()()()0110z z dz z f Z Z ϕϕ-=⎰,其中z 0 ,z 1是B 内任意两点6.柯西积分公式 如果f(z)在区域D 内处处解析,C 为D 内的任何一条正向简单闭曲线,它的内部完全含于D,z 0为C 内的任一点,那末()()dz z z z f i z f C ⎰-=0021π 解析函数f(z)的导数仍为解析函数,上式两边形式上对z 0求n 阶导数得到高阶导数公式 ()()()()dz z z z f i n z fC n n ⎰+-=1002!π . 7.调和函数 如果二元实变函数φ(x,y)在区域D 内具有二阶连续偏导数并且满足拉普拉斯方程02222=∂∂+∂∂yxϕϕ,那末称φ(x,y)为区域D 内的调和函数任何在区域D 内解析的函数f(z)=u(x,y)+iv(x,y)的实部和虚部都是D 内的调和函数,并且其虚部v(x,y)为实部u(x,y)的共轭调和函数. 8.已知实部或虚部求解析函数(1)偏积分法 如已知u(x,y),可利用柯西一黎曼方程 x u y v ∂∂=∂∂,将x 当成常数,对y 积分得 ()()x g dy xuy x v +∂∂=⎰,,再利用 x v y u ∂∂-=∂∂ 确定g(x). 也可以利用 yux v ∂∂-=∂∂ ,将y 当成常数，对x 积分得()()y h dx yu y x v +∂∂-=⎰, ,再利用 y v x u ∂∂=∂∂ 确定h(y).(2)不定积分法 由于 ()xvi x u z f ∂∂+∂∂=', 利用柯西一黎曼方程得到 ()()z U yui x u z f =∂∂-∂∂=' ,则 ()()c dz z U z f +=⎰ .或 ()()z V xv i y v z f =∂∂+∂∂=' ,则 ()()c dz z V z f +=⎰ . 第四章 级数1.幂级数 形为()()()() +-++-+-+=-∑∞=n n n n n a z c a z c a z c c a z c 22100或 +++++=∑∞=n n n n n z c z c z c c z c 22100的级数称为幂级数.(1)阿贝尔定理 如果级数∑∞=0n n n z c 在()00≠=z z 收敛,那末对满足0z z <的z,级数必绝对收敛. 如果在0z z =级数发散,那末对满足0z z >的z,级数必发散.(2)对于幂级数()nn n a z c -∑∞=0或 ∑∞=0n n n z c ,存在以a 或0为中心,R 为半径的圆周C R .在C R 的内部,级数绝对收敛;在C R 的外部，级数发散.圆周C R 称为幂级数的收敛圆,收敛圆的半径R 称为收敛半径. 特别1)R=0,级数在复平面内除原点外处处发散2)R=∞,级数在复平面内处处收敛(3)对于幂级数∑∞=0n nn z c ,如果λ=+∞→nn n c c 1lim或λ=∞→n n n c lim 那末收敛半径 λ1=R .(包括R=0或R=)(4)在收敛圆内幂级数()n n n a z c -∑∞=0的和函数f(z)是解析函数.在收敛圆R a z <-内,式()()nn n a z c z f -=∑∞=0,可进行有理(加,减.乘法)运算,代换(复合)运算和微积分运算.2.泰勒级数 函数f(z)可在以展开中心z 0为圆心,z 0到f(z)的最近的一个奇点的距离为半径R=-z 0的解析圆域z-z 0<R 内展开为泰勒级数.()()()()n n n z z n z f z f 000!-=∑∞= 泰勒展开式具有唯一性,因此可以借助于一些已知函数的展开式,利用幂级数的有理(加,减.乘法)运算,代换(复合)运算和微积分运算来得出一个函数的泰勒展开式. 常用的已知函数的展开式为+++++=-nz z z z2111 , 1<z . ++++++=!!3!2132n z z z z e n z 3.洛朗级数 函数f(z)可在以展开中心z 0为圆心的解析的圆环域 R 1<z-z 0<R 2内展开为洛朗级数 ()()n n n z z c z f 0-=∑∞-∞=,其中 ()()() ,2,1,0.2110±±=-=⎰+n d z f i c C n n ςςςπ 这里C 为在圆环域内绕z 0的任何一条正向简单闭曲线.洛朗展开式具有唯一性,因此也可以借助于已知函数的展开式,利用幂级数的有理(加,减.乘法)运算,代换(复合)运算和微积分运算来得出一个函数的洛朗展开式.第五章 留数1.孤立奇点的概念和分类(1)定义 如果函数f(z)虽在z 0不解析，但在z 0的某一个去心邻域δ<-<00z z 内处处解析，则将z 0称为f(z)的孤立奇点.(2)孤立奇点的分类和判定z 0为f(z)的 ()z f z z 0lim → f(z)在z 0的去心邻域内的洛朗级数 可去奇点 存在且有限 没有负幂项 极点 ∞有限多个负幂项本性奇点不存在且不为∞ 无穷多个负幂项z 0是f(z)的m 级极点()()()z g z z z f m01-=⇔ ,其中g(z)是在δ<-0z z 内解析的函数，且 ()00≠z g .(3)函数的零点及其与极点的关系不恒等于零的解析函数f(z)如果能表示成 ()()()z z z z f m ϕ0-= 其中()z ϕ在z 0解析并且()00≠z ϕ,m 为某一正整数,那末z 0称为f(z)的m 级零点.如果f(z)在z 0解析，那末z 0为f(z)的m 级零点 ⇔ ()()()()()0,1,,2,1,0,000≠-==z f m n z f m nz 0是f(z)的m 级极点⇔z 0是()z f 1的m 级零点.如果()()()z h z g z f =,而z 0是g(z)的m 级零点,h(z)的n 级零点,那末z 0为()z f 1的(n-m)级零点,为f(z)的(n-m)级极点.(4)函数在无穷远点的性态如果函数f(z)在无穷远点∞=z 的去心邻域+∞<<z R 内解析，那末称点∞为f(z)的孤立奇点.f(z)在+∞<<z R 内的洛朗展开式 ()n n n nn n z c c zc z f ∑∑∞=-∞=-++=101其中 ()() ,2,1,0,211±±==⎰+n d f ic C n n ςςςπ,C 为+∞<<z R 内绕原点的任一正向简单闭曲线.洛朗级数 z=∞是f(z)的 ()z f z ∞→lim没有正幂项 → 可去奇点 ← 存在且有限 有限正幂项(最高m 次) → 极点(m 级) ← ∞ 无限正幂项 → 本性奇点 ← 不存在且不为∞ 2.留数与留数的计算(1)留数定义 如果z 0为f(z)的一个孤立奇点,C 是z 0的去心邻域R z z <-<00 内包围z 0的任意一条正向简单闭曲线,函数f(z)在此邻域内展开成洛朗级数 ()()n n n z z c z f 0-=∑∞-∞=, 则f(z)在z 0处的留数 ()[]()dz z f ic z z f s C⎰==-π21,Re 10 (2)留数定理 设函数f(z)在区域D 内除有限个孤立奇点n z z z ,,,21 外处处解析.C 是D 内包围诸奇点的一条正向简单闭曲线，那末()()[]∑⎰==nk k Cz z f s i dz z f 1,Re 2π(3)留数的计算1)可用洛朗级数计算 ()[]10,Re -=c z z f s当z 0为可去奇点时, ()[]0,Re 0=z z f s ;当z 0为本性奇点时,只能用此法, 2)当z 0为一级极点时, ()[])]()[(lim ,Re 000z f z z z z f s z z -=→若()()()z Q z P z f =，P(z)及Q(z)在z 0都解析，如果()(),0,000=≠z Q z P()00≠'z Q ，那末z 0为f(z)的一级极点，而 ()[]()()000,Re z Q z P z z f s '=. 3)如果z 0为f(z)的m 级极点,那末()[]()()(){}z f z z dzd m z z f s mm m z z 01100lim !11,Re --=--→4.无穷远点处的留数函数f(z)在圆环域+∞<<z R 内解析，C 为这圆环域内绕原点的任何一条正向简单闭曲线， f(z)在∞点的留数 ()[]()dz z f i z f s C ⎰-=∞π21,Re . 如果函数f(z)在扩充复平面内只有有限个孤立奇点，那末f(z)在所有各奇点（包括∞点）的留数的总和必等于零.()[]⎥⎦⎤⎢⎣⎡⋅⎪⎭⎫ ⎝⎛-=∞0,11Re ,Re 2z z f s z f s ])。
复变函数 知识点
复变函数知识点一、复数的基本概念。
1. 复数的定义。
- 设x,y∈ R，称z = x+iy为复数，其中i为虚数单位，满足i^2=- 1。
x称为复数z的实部，记作x = Re(z)；y称为复数z的虚部，记作y = Im(z)。
2. 复数的相等。
- 两个复数z_1=x_1+iy_1和z_2=x_2+iy_2相等，当且仅当x_1=x_2且y_1=y_2。
3. 复数的共轭。
- 对于复数z = x + iy，其共轭复数¯z=x-iy。
共轭复数具有性质：z¯z=x^2+y^2，Re(z)=frac{z + ¯z}{2}，Im(z)=frac{z-¯z}{2i}等。
二、复数的四则运算。
1. 加法与减法。
- 设z_1=x_1+iy_1，z_2=x_2+iy_2，则z_1± z_2=(x_1± x_2)+i(y_1± y_2)。
2. 乘法。
- z_1z_2=(x_1+iy_1)(x_2+iy_2)=x_1x_2-y_1y_2+i(x_1y_2+x_2y_1)。
3. 除法。
- frac{z_1}{z_2}=frac{x_1+iy_1}{x_2+iy_2}=frac{(x_1+iy_1)(x_2-iy_2)}{(x_2+iy_2)(x_2-iy_2)}=frac{x_1x_2+y_1y_2}{x_2^2+y_2^2}+ifrac{x_2y_1-x_1y_2}{x_2^2+y_2^2}（z_2≠0）。
三、复数的几何表示。
1. 复平面。
- 复数z = x+iy可以用复平面上的点(x,y)来表示，其中x轴称为实轴，y轴称为虚轴。
2. 复数的模与辐角。
- 复数z = x + iy的模| z|=√(x^2)+y^{2}，它表示复数z在复平面上对应的点到原点的距离。
- 复数z≠0的辐角θ满足z=| z|(cosθ + isinθ)，辐角不唯一，Arg(z)=θ + 2kπ，k∈ Z，其中θ∈(-π,π]称为z的主辐角，记作θ = arg(z)。
第一章 复数与复变函数
z 对应，就建立了
平面上全部的点和全体复数间的一一对应关系．同时，复 Z也能用向量 OP 来表示。
从上述复数的定义中可以看出，一个复数z x iy 实际 唯一确定．因此，如果我们把 ( x, y ) 平面上的点 ( x, y ) 与复数 z 对应，就建立了平面上全部 上是由一对有序实数 的点和全体复数间的一一对应关系．
x2 iy2 ，则复数四则运算规定：
z1 z2 ( x1 x2 ) i( y1 y2 )
z1 z2 ( x1x2 y1 y2 ) i( x1 y2 x2 y1 )
z1 x1 x2 y1 y2 x2 y1 x1 y2 i 2 ( z2 0) 2 2 2 z2 x2 y2 x2 y2
y x x y
2 2
例 将复数
1 sin1 i cos1
2
化为三角形式和指数形式
z 1 sin1
2
1 4cos 4 2
2
cos 1 21 sin1 2 1 cos 1 2
2
又
i 4 1 i 2 cos 4 i sin 4 2e
例1.4
1 1
cos0 i sin0 e i 2 2 cos i sin 2e
0i
cos i sin i 1 2 2
式
z1 z2 z1 z2
（三角形两边之和第三边，图1-2）
(1.2)
z1 z2 z1 z2
（三角形两边之差第三边，图1-3）
(1.3)
(1.2)与(1.3)两式中等号成立的几何意义是：复数 z1 ， z2 分别 与 z1
复变函数总结汇总
第一章复数与复变函数、复数几种表示(1)代数表示z =x • yi(2)几何表示：用复平面上点表示(复数z、点z、向量z视为同一概念)(3)三角式：z = r(cosv isi nr)(4)指数式：z = re iT1辐角Argz =arg z 2k 二|zh ,x2y2yarctan丄，x》0,xyarcta n丄+兀,x<0,y〉0xargz={ yarcta n± - x,x<0,yc0x兀/2, x = 0, y:>0-■: /2, x =0,y ： 0z - z2i、乘幕与方根(1)乘幕:(2)方根:re i-____ 2k n/t argz.R'z=n：|z|e n , k= 0,1,2，…n—1第二章解析函数一、连续、导数与微分概念类似于一元实变函数求导法则与一元实变函数类似注：（1）点解析=点可导，点可导推不出点解析（2）区域内解析与可导等价二、定理1 W = f （z）=u • iv在Z o可导二u,v在Z o可微，满足C-R方程定理2 w二f⑵二u • iv在区域D内解析（可导）二u,v在区域D内可微，满足C-R方程讨论1 u,v在区域D内4个偏导数存在且连续，满足C-R方程=w = f （z）二u iv在区域D内解析（可导）三、解析函数和调和函数的关系1、定义1调和函数：满足拉普拉斯方程，且有二阶连续偏导数的函数。
定义2设（x,y）^ （x, y）是区域D内调和函数，且满足C-R方程, xx，则称是「的共轭调和函数。
2、定理1解析函数的虚部与实部都是调和函数。
定理2函数在D内解析二虚部是实部的共轭调和函数。
3、问题：已知解析函数的实部（或虚部），求虚部（或实部）理论依据：（1）虚部、实部是调和函数。
（2）实部与虚部满足C-R方程。
求解方法：（例如已知v）（1）偏积分法：先求u x,u y，再求u = udx （y），得出（y）（2）利用曲线积分：求u x，u y,du，再u = u x dx u y dy c（x o,y o）（3）直接凑全微分：求u x,u y,du，再du四、初等函数1、 指数函数 w=e z =e x e iy =e x （cosy i sin y ）性质：（1） e z 是单值函数，（2） e z 除无穷远点外处处有定义（3） e z = 0（4） e z 处处解析，（e z ）'eZ（5） e z1 Z2 =e Zl e Z2（6） e z 是周期函数，周期是2k 「：i2、 对数函数w =Lnz =ln |z| i argz i2k 二 （多值函数）主值（枝）ln z=l n | z| iargz （单值函数）性质：（1）定义域是z = 0，（2） 多值函数（3） 除去原点和负实轴的平面内连续(5) Ln(wz 2) = Lnz j Lnz 2 Ln 三二 Ln^ - Lnz 2J3、幕函数w = z ，e-Lnz （z = 0「是复常数）（1） 为正整数，函数单值、处处解析，（2） 〉为负整数，函数单值、除去z = 0及其负实轴处处解析,4、三角函数欧拉公式 e i = c 0'S i s i n（4）除去原点和负实轴的平面内解析,1 1(Lnz) (In z): z ，z或 eJe 乂cos , s i n 二 2 2iiz _iz iz _iz定义: e +e . e -e cosz , sin z 二 2 2itan z=sin z/cosz, cot z = cosz/sin zsecz =1/cosz, cscz =1/sin z性质: 周期性、可导性、奇偶性、零点、等于实函数一样各种三角公式、求导公式照搬注： sin z, cosz 的有界性 保护成立。
复变函数总结可修改文字
tan z sin z , cot z cos z ,
cos z
sin z
sec z 1 , csc z 1 ,
cos z
sin z
4. 双曲函数
ez ez
ez ez
sinhz
, cosh z
,
2
2
tanh z sinh z , coth z cosh z ,
k 0
称为以 b 为展开中心的幂级数。其中 ak 为复常数。
幂级数的收敛圆及其收敛半径
k
对于幂级数 ak (z b)k ，必定存在一以 b 为圆心，R 为
k 0
半径的圆，在圆内该级数绝对收敛（而且在较小的圆内 一致收敛），而在圆外发散。这个圆称为该幂级数的收敛 圆，R 称为它的收敛半径。
确定幂级数的收敛半径
z rei
(1.2.14)
复数的乘幂与方根
zn z z z
zn rn (cos n i sin n )
wk
n
i 2kπ
re n
n
r [cos(
2kπ ) i sin(
n
2kπ )], n
(k 0,1, 2,, n 1)
区域
z0的去心邻域 : 点集 z 0 z z0
复变函数总结
复数的表示
1.2.1 复数的几何表示
y
P y
r
x
o
图 1.1
x
y
0
x
2kπ 0
图 1.2
复数的指数表示
定义 1.2.6 复数的指数表示 利用欧拉(Euler)公式
ei cos i sin
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A
zห้องสมุดไป่ตู้
O
A
－理学院数学系－
《复变函数》 主讲教师：赵景霞
E-mail:
课程基本介绍
研究对象 复变函数（自变量为复数的函数） 主要任务 研究复变数之间的相互依赖关系，
具体地就是复数域上的微积分。 主要内容 复数与复变函数、解析函数、
复变函数的积分、级数、留数等。
学习方法
复变函数中许多概念、理论、和方法是 实变函数在复数域内的推广和发展，它 们之间有许多相似之处。但又有不同之 处，在学习中要善于比较、区别、特别 要注意复数域上特有的那些性质与结果。
复变函数的发展过程
复数是十六世纪人们在解代数方程时引 进的。为使负数开方有意义，需要再一次扩 大数系，使实数域扩大到复数域。但在十八 世纪以前，由于对复数的概念及性质了解得 不清楚，用它们进行计算又得到一些矛盾， 所以，在历史上长时期人们把复数看作不能 接受的“虚数”。
复变函数的发展过程
直到十八世纪，J.D’Alembert(1717-1783) 与L.Euler(1707-1783)等人逐步阐明了复数的 几何意义和物理意义，澄清了复数的概念， 并且应用复数和复变函数研究了流体力学等 方面的一些问题，复数才被人们广泛承认接 受，复变函数论才能顺利建立和发展。
复变函数的发展过程
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。
复变函数的发展过程
二十世纪以来，复变函数已被广泛地应 用在理论物理、弹性理论和天体力学等方面， 与数学中其它分支的联系也日益密切。
哈
尔 滨
复 数 的 幅 角 (A rg u m en t)： 向 量 与 正 实 轴 之 间
工
程
大 学
的 夹 角 记 作 A rg z(o p ,x )y
(z) P(x,y)
y
复 变 函 数
tan(Argz) y x
z r
z=0时，幅角无意义。 o
xx
幅角无穷多：Arg z=θ=θ0+2kπ， k∈Z，
1)(z1z2)z1z2,(z1z2)z1z2,
( z1 z2
)
z1 z2
,
z2
0
数 2) z z
3 )z z R e ( z ) 2 I m ( z ) 2 x 2 y 2 | z |2
4 )z z 2 R e ( z ) , z z 2 i I m ( z )
哈 例 1 设z155i,z234i,求zz12,(zz12)
尔
滨 工
易 见 ， z x i y 一 对 实 数 ( x , y ) ,
程
大 学
在平面上取定直角坐标系，
复 点P一对实数(x,y)
变 函
zxiy平面上的点P(x,y)
数
所 以 复 数 z x iy 可 用 平 面 上 坐 标 为 (x ， y )
的 点 P 表 示 .
横坐标轴称为实轴，纵坐标轴称为虚轴； 复平面一般称为z-平面，w-平面等。
哈 可以用复数的模与辐角来表示非零复数z
尔
滨 工 程 大 学
由xy
rcos rsin
得
z r ( c o s is in )
复 变
2. 指数表示法
函
数
再 由 E u le r公 式 :ei c o s isin可 得
非 零 复 数 z的 指 数 表 示 式 : z rei y
程
大 学
一般, 任意两个复数不能比较大小。
复 变
二、 四则运算
函
数 z1=x1+iy1与z2=x2+iy2的和、差、积和商为：
• z1±z2=(x1±x2)+i(y1±y2)
• z1z2=(x1+iy1)(x2+iy2)=(x1x2-y1y2)+i(x2y1+x1y2)
哈
z1 x1 iy1
尔 滨
满 足 0 的 0 称 为 幅 角 A r g z 的 主 值
哈
尔 滨
记 作 0 a r g z .
工 程 大 学
复 变 函 数
argz
arctan
2，
y，x0, yR（z在一、四象限） x
x0, y0（z在虚轴）
arctan
y x
，x
0,
y0（z在二、三象限）
arctany
2
x2
1. 三角表示法
z2 x2 iy2
工
程 大 学
复
x1x2y1y2ix2y1x1y2
x22y22
变
函 数
(z2 0)
复数的运算满足加法交换律、结合律；
乘法交换律、结合律和分配律。
三、 共轭复数
哈 尔
定义
若zx + iy , 称zx iy 为z 的共轭复数.
滨 工
程 • 共轭复数的性质
大
(conjugate)
学
复 变 函
第一章 复数及复平面
哈
尔 滨
§1.1 复数及其几何表示
工
程
大 学
学习要点
复
变 函
掌握复数的意义与复数的表示方法
数
掌握复数的代数运算
熟练掌握复数的方根
一、 复数的概念
哈
尔
滨 工
对 任 意 两 实 数 x 、 y, 称 z x iy 或 z x y i
程 大
为 复 数 。 其 中 i2 1 , i称 为 虚 单 位 。
学
复
变 函
复数z 的实部 Re(z) = x ; 虚部 Im(z) = y .
数
(real part) (imaginary part)
复 数 的 模 ： |z|x 2 y 2 0
复数相等 z1z2 x1x2,y1y2,
哈 尔
其 中 z1x1iy1,z2x2iy2
滨
工
z 0 R e ( z ) I m ( z ) 0
尔 滨
及它们的实部, 虚部.
工 程 大 学
例2 求
1i 4 1i
复
变 函
例 3 已 知 x i y ( 2 x 1 ) y 2 i , 求 z x i y .
数
例4 设 z1,z2为 两 复 数 ,证 明
1) z1z2z1z2 2) z1z2z1z2
四、复数的几何意义
哈 z x i y 复 平 面 上 的 点 P ( x ， y )
因 为 z x i y 点 p ( x ， y ) o p { x , y }
哈
尔 滨
所 以 可 用 向 量 o p 表 示 z x i y 。
工
程 我们可以得到两个重要的不等式
大
学
复
z2z1z2z1
z2z1z2z1
变 函
y
(z)
y
(z)
数
z1
o
z2
x
z1
o
z2
x
复 数 的 模 ： 向 量 的 长 度 , | z | | o p | r x 2 y 2 ,