5《数学物理方法》第五讲柯西公式
(完整版)高中物理-公式-柯西不等式
(完整版)高中物理-公式-柯西不等式一、柯西不等式的定义柯西不等式是线性代数中的一种重要不等式,其用于描述向量内积的性质。
柯西不等式的一般形式如下:对于任意两个n维实向量x和y,有不等式:x·y ≤ ||x|| ||y||其中,x·y表示x和y的内积,||x||和||y||分别表示x和y的模长。
二、柯西不等式的证明要证明柯西不等式,可以采用以下方法之一:方法一:使用向量投影通过向量投影的定义,可以得出:x·y = ||x|| ||y|| cosθ其中,θ为x和y之间的夹角。
由于cosθ的取值范围为[-1,1],所以有:x·y ≤ ||x|| ||y||方法二:使用Cauchy-Schwarz不等式柯西不等式也可以通过Cauchy-Schwarz不等式(柯西-施瓦茨不等式)来证明。
Cauchy-Schwarz不等式的一般形式如下:(x1y1 + x2y2 + ... + xnyn)^2 ≤ (x1^2 + x2^2 + ... + xn^2)(y1^2 + y2^2 + ... + yn^2)将Cauchy-Schwarz不等式应用于内积的情况下,可以得到柯西不等式。
三、柯西不等式的应用柯西不等式在物理学中有广泛的应用,特别是在向量分析和线性代数中。
在向量分析中,柯西不等式可用于证明向量的正交性,以及判断向量是否共线等问题。
在线性代数中,柯西不等式可用于证明向量的线性无关性,以及求解线性方程组等问题。
总结:柯西不等式作为一种重要的不等式,在高中物理研究中具有重要的意义。
掌握柯西不等式的定义、证明和应用,对于深入理解向量内积的性质以及推导相关定理都具有重要的帮助。
高中语文-公式-柯西不等式
高中语文-公式-柯西不等式什么是柯西不等式?柯西不等式,也称为柯西-施瓦茨不等式,是数学中的重要不等式之一。
它用于描述两个向量内积的不等性。
柯西不等式可以表示为:其中,a和b是两个向量,a的长度为|a|,b的长度为|b|,θ是a 和b之间的夹角,且0 ≤ θ ≤ π。
柯西不等式的应用柯西不等式在数学中有着广泛的应用。
下面列举了几个例子:1. 向量的长度柯西不等式可以用来证明两个向量的内积不大于两个向量的长度的乘积。
即|a·b| ≤ |a|·|b|。
2. 余弦相似度柯西不等式可以用来计算两个向量之间的余弦相似度。
余弦相似度可以衡量两个向量在方向上的相似程度,它的取值范围在[-1, 1]之间。
3. 不等式证明柯西不等式可以用于数学证明中,特别是当涉及到向量和内积的不等式时。
柯西不等式的示例下面是一个柯西不等式的示例:给定两个向量a = (2, 3)和b = (4, 5),计算它们的内积和长度,并验证柯西不等式是否成立。
解答:根据柯西不等式,有|a·b| ≤ |a|·|b|。
计算内积:a·b = 2*4 + 3*5 = 8 + 15 = 23计算长度:|a| = √(2^2 + 3^2) = √(4 + 9) = √13|b| = √(4^2 + 5^2) = √(16 + 25) = √41计算长度的乘积:|a|·|b| = √13 * √41 = √(13 * 41) ≈ √533因此,|a·b| = 23 ≤ |a|·|b| ≈ √533。
柯西不等式成立。
总结柯西不等式是数学中的重要不等式之一,用于描述两个向量内积的不等性。
它在向量计算、余弦相似度和不等式证明中有着广泛的应用。
柯西不等式可以帮助我们理解和解决各种数学问题。
柯西不等式高中公式
柯西不等式高中公式柯西不等式是由大数学家柯西(Cauchy)在研究数学分析中的“流数”问题时得到的。
但从历史的角度讲,该不等式应当称为Cauchy-Buniakowsky-Schwarz不等式,因为,正是后两位数学家彼此独立地在积分学中推而广之,才能将这一不等式应用到近乎完善的地步。
基本信息中文名:柯西不等式外文名:Cauchy-Buniakowsky-Schwarz Inequality应用学科:数学适用领域范围:数学-积分学推广者:维克托·布尼亚科夫斯基提出时间:18世纪提出者:奥古斯丁·路易·柯西柯西不等式[1]是由大数学家柯西(Cauchy)在研究数学分析中的“流数”问题时得到的。
但从历史的角度讲,该不等式应当称为Cauchy-Buniakowsky-Schwarz不等式,因为,正是后两位数学家彼此独立地在积分学中推而广之,才将这一不等式应用到近乎完善的地步。
柯西不等式非常重要,灵活巧妙地应用它,可以使一些较为困难的问题迎刃而解。
柯西不等式在证明不等式、解三角形、求函数最值、解方程等问题的方面得到应用。
(a^2+b^2+c^2)*(1+1+1)>=(a+b+c)^2=1(柯西不等式)所以(a^2+b^2+c^2)>=1/3(1式)又a^3+b^3+c^3=(a^3+b^3+c^...(平方的和的乘积不小于乘积的和的平方)|a|*|b|≥|a*b|,a=(x1,y1),b=(x2,y2)(x1x2+y1y2)^2≤(x1^2+y1^2)(x2^2+y2^2)[1](a1·b1+a2·b2+a3·b3+...+an·bn)^2≤((a1^2)+(a2^2)+(a3^2)+...+(an^2))((b1^2)+(b2^2)+(b3^2)+...( bn^2))√(a^2+b^2)+√(c^2+d^2)≥√[(a+c)^2+(b+d)^2]等号成立条件:ad=bc注:“√”表示根|α||β|≥|α·β|,α=(a1,a2,…,an),β=(b1,b2,...,bn)(n∈N,n≥2)等号成立条件:β为零向量,或α=λβ(λ∈R)。
高中数学柯西不等式知识点
高中数学柯西不等式知识点高中数学中的柯西不等式(Cauchy-Schwarz Inequality)是一项重要的不等式定理,它在代数和几何中有着广泛的应用。
柯西不等式是由法国数学家Augustin-Louis Cauchy和德国数学家Hermann Amandus Schwarz在19世纪提出的,其形式为:对于任意实数或复数序列a₁, a₂, ..., aₙ和b₁, b₂, ..., bₙ,有:|a₁b₁+ a₂b₂+ ... + aₙbₙ| ≤√(a₁²+ a₂²+ ... + aₙ²) √(b ₁²+ b₂²+ ... + bₙ²)这个不等式可以用来比较向量的内积和向量的长度,它在线性代数、几何学、概率论、信号处理等领域具有广泛的应用。
柯西不等式的证明可以使用多种方法,其中最常见的是使用向量的内积和长度的性质进行推导。
以下是柯西不等式的一种证明方法:设向量u = (a₁, a₂, ..., aₙ)和v = (b₁, b₂, ..., bₙ),考虑它们的内积(u·v)²:(u·v)²= (a₁b₁+ a₂b₂+ ... + aₙbₙ)²根据内积的性质,(u·v)²≤||u||²||v||²,其中||u||和||v||分别表示向量u和v的长度。
所以,有(u·v)²≤(a₁²+ a₂²+ ... + aₙ²)(b₁²+ b₂²+ ... + b ₙ²)再对上式两边取平方根,即可得到柯西不等式的形式:|a₁b₁+ a₂b₂+ ... + aₙbₙ| ≤√(a₁²+ a₂²+ ... + aₙ²) √(b ₁²+ b₂²+ ... + bₙ²)柯西不等式在数学中有着广泛的应用,一些常见的应用领域包括:1. 向量几何:柯西不等式可用于证明向量之间的夹角关系,以及证明向量的正交性。
柯西定理证明过程完整
柯西定理证明过程完整【最新版】目录1.柯西定理简介2.柯西定理的证明过程3.柯西定理的应用正文【1.柯西定理简介】柯西定理,又称柯西 - 施瓦茨不等式,是由法国数学家柯西(Cauchy)和德国数学家施瓦茨(Schwarz)分别于 1821 年和 1850 年独立发现的一个数学定理。
该定理主要描述了实数域上向量的内积与向量的模长之间的关系,是向量空间中一个非常基本的不等式。
【2.柯西定理的证明过程】为了更好地理解柯西定理,我们先来介绍一下它的表述:设 a = (a1, a2,..., an) 和 b = (b1, b2,..., bn) 是两个 n 维实数向量,那么有如下不等式成立:`(a1 * b1 + a2 * b2 +...+ an * bn)^2 <= (a1^2 + a2^2 +...+ an^2) * (b1^2 + b2^2 +...+ bn^2)`等号成立的条件是存在常数 k,使得 a = kb。
柯西定理的证明过程并不复杂。
我们以二维向量为例进行说明:设向量 A = (a1, a2) 和向量 B = (b1, b2),那么柯西定理可以表示为:`(a1 * b1 + a2 * b2)^2 <= (a1^2 + a2^2) * (b1^2 + b2^2)`展开左侧,得到:`a1^2 * b1^2 + a1^2 * b2^2 + a2^2 * b1^2 + a2^2 * b2^2 <= a1^2 * b1^2 + a1^2 * b2^2 + a2^2 * b1^2 + a2^2 * b2^2`显然,等式成立。
通过数学归纳法,我们可以很容易地证明该定理对于任意维数的向量都成立。
【3.柯西定理的应用】柯西定理在数学和物理学等领域具有广泛的应用,例如在概率论、线性代数、微积分等课程中都有涉及。
此外,柯西定理在机器学习、信号处理等实际应用场景中也发挥着重要作用。
总之,柯西定理作为一个基本的数学定理,对于理解向量空间中的向量运算具有重要意义。
柯西积分公式及高阶导数公式PPT课件
z2
4 dz 1
是 D上的解析函数, 那么 2
2
n
2 2 蜒 f (z)dz
f (z)dz,
i i C
k 1 Ck
C
C1
C2 C3
其中C和Ck(1kn)取正向2.
2
D
2i.
习题课
24
例7. 解
Ñ 求积分
ez z 1 zn dz, 其中n为整数.
(1) n 0时,
函数
ez zn
在
z
1上解析.
f (z) d z,
要注意: a)
C z z0
f(z)在简单闭曲线C及其内部解析,
b) z0在C的内部习. 题课
6
例1:求下列积分(沿圆周正方向)的值:
1 sin z
z
1)
d z; 2)
d z;
2 π i |z|4 z
|z|2 z 3
1
3) |za|a z2 a2 d z, (a>0).
C z
解 根据Cauchy积分公式, 当z在C内时,
f (z)定理22.5πi设f (z3)是单2连通7区域D上1的解析函数2, i 3z2 7z 1 . z0 是D内的一个点, C是任意一条含 z0 在内部区z 域
于的是分段光f滑((或z)可求长2)Joir(da6n曲z 线, 7则), 而1+i 在C内, 所以
习题课
23
(3) 根据 复合闭路定理以及前面的结果,
定理2.4 设 C ,C1,C2 ,L ,Cn是多连通区域D内
分段光滑s(i或n可求z长) Jordan曲线s,inC1,C2z,L ,Cn 都
sinπ z
都C,在C1zC,C的22,内Lz2部,C4,n它为1们边d互界z 不的包闭z含区1 也域1互含z不于2 相D4内交1.,d并若z且f (以z) z1 1
高中数学柯西不等式公式
高中数学柯西不等式公式
柯西不等式公式是高中数学中重要的数学工具,被广泛用于解决数学问题。
柯西不等式公式的数学表示形式为:
对于任意的 a₁, a₂, b₁, b₂∈ R,柯西不等式公式可以表示为:
(a₁b₁ + a₂b₂)² ≤ (a₁² + a₂²)(b₁² + b₂²)
其中,a₁, a₂分别为向量 A = (a₁, a₂) 的分量,b₁, b₂分别为向量 B = (b₁, b₂) 的分量,符号"≤" 表示小于等于。
从几何上来看,柯西不等式公式表示了两个向量点乘的平方不大于它们各自长度平方的乘积。
柯西不等式公式的重要性在于它为我们提供了判断两个向量之间的关系的数学工具。
当两个向量的点积的平方小于等于它们各自长度平方的乘积时,即(a₁b₁ + a₂b₂)² ≤ (a₁² + a₂²)(b₁² + b₂²)
我们可以得出结论,向量 A 与向量 B 之间满足柯西不等式,这样的结论在数学证明中常常被使用。
柯西不等式公式的应用非常广泛,例如在几何中,可以用来证明三角形的边长关系;在代数中,可以用来证明不等式问题。
它还与内积空间和内积范数有着密切的关系,是这些概念的基础。
总之,柯西不等式公式是高中数学中重要的数学工具,用于判断两个向量之间的关系。
了解和掌握柯西不等式公式的用法,有助于解决各种数学问题,并拓展数学思维。
柯西不等式6个基本公式和例题
柯西不等式是一个重要的数学不等式,广泛应用于数学分析、概率论和其他领域。
它由法国数学家奥古斯丁·路易·柯西在1821年提出,是数学分析中的一项重要成果。
柯西不等式在实际问题中具有重要的应用价值,特别是在概率论和统计学中的应用,能够帮助人们更好地理解和解决实际问题。
一、柯西不等式的基本原理1. 柯西不等式是数学分析中的一个重要定理,它描述了内积空间中向量的长度和夹角之间的关系。
具体来说,对于内积空间中的任意两个向量a和b,柯西不等式可以表达为:|⟨a, b⟨| ≤ ||a|| ||b||2. 其中,⟨a, b⟨表示向量a和b的内积(或称点积),||a||和||b||分别表示向量a和b的长度。
柯西不等式告诉我们,两个向量的内积的绝对值不会大于它们长度的乘积。
二、柯西不等式的六个基本公式3. 柯西不等式有许多不同的形式和推广,但最基本的形式是针对实数向量空间的柯西不等式。
具体来说,对于实数向量空间中的任意两个向量a=(a1, a2, ..., an)和b=(b1, b2, ..., bn),柯西不等式可以表达为:|a1b1 + a2b2 + ... + anbn| ≤ √(a1^2 + a2^2 + ... + an^2)√(b1^2 + b2^2 + ... + bn^2)4. 在复数向量空间中,柯西不等式的形式稍有不同。
对于复数向量空间中的任意两个向量a=(a1, a2, ..., an)和b=(b1, b2, ..., bn),柯西不等式可以表达为:|a1b1* + a2b2* + ... + anbn*| ≤ √(|a1|^2 + |a2|^2 + ... + |an|^2) √(|b1|^2 + |b2|^2 + ... + |bn|^2)5. 在积分的应用中,柯西不等式的形式也有所不同。
对于连续函数f和g,柯西不等式可以表达为:|∫(f*g)dx| ≤ √(∫f^2 dx) √(∫g^2 dx)6. 这些是柯西不等式的基本形式,它们描述了向量的长度和夹角之间的关系,以及函数的积分之间的关系。
人教版-高中数学选修4-5-柯西不等式ppt课件
二维形式的三角不等式 x12 y12 x22 y22 ( x1 x2 )2 ( y1 y2 )2
三 维 形 式 的 三 角 不 等 式 x12 y12 z12 x22 y22 z22 ( x1 x2 )2 ( y1 y2 )2 (z1 z2 )2
一般形式的三角不等式 x12 x22 xn2 y12 y22 yn2
(a2 b2 c2 d 2 )2 (ab bc cd da)2 即 a2 b2 c2 d 2 ab bc cd da
20
P41 6. 设x1, x2, xn R , 且x1 x2 xn 1,
求证 : x12 x22 xn2 1
1 x1 1 x2
a+b+c的最小值。
22
)2
( x1
x2
xn )2
1
x12 x22 xn2 1
21
1 x1 1 x2
1 xn n 1
达标检测
1.已知a+b+c+d=1,求a2+b2+c2+d2的最小值。
2.已知a,b,c为正实数,且a+2b+3c = 9,求
3a 2b c 的最大值。
3.已知a,b,c为正实数,且a2+2b2+3c2=6,求
19
例2 已知a, b, c, d是不全相等的正数, 证明 a 2 b2 c2 d 2 ab bc cd da
证明: (a2 2 c2 d 2 )(b2 c2 d 2 a2 ) (ab bc cd da)2
a,b,c,d是不全相等的正数, a b c d 不成立 bcd a
1 xn n 1
证明: (n 1) ( x12 x22 xn2 )
柯西不等式的公式
柯西不等式的公式柯西不等式可是数学中的一个厉害家伙!它的公式看起来有点复杂,但用起来那是相当给力。
柯西不等式的一般形式是:(a₁² + a₂² +... + an²)(b₁² + b₂² +... + bn²) ≥ (a₁b₁ + a₂b₂ +... + anbn)²。
当且仅当 a₁/b₁ = a₂/b₂ =... = an/bn 时,等号成立。
咱们来举个例子感受一下它的威力。
比如说,有个班级组织跑步比赛,小明、小红、小刚、小花他们的跑步速度分别是 a₁、a₂、a₃、a₄,而他们跑步的时间分别是b₁、b₂、b₃、b₄。
那根据柯西不等式,就能算出他们在一定条件下的总路程的范围。
我还记得之前给学生们讲柯西不等式的时候,有个小调皮鬼一直嚷嚷着说这公式太难记,根本用不上。
我就笑着跟他说:“你可别小瞧它,等你以后解决一些复杂的数学问题,就知道它的妙处啦!” 然后我给他出了一道题:已知 a₁ = 3,a₂ = 4,b₁ = 2,b₂ = 1,让他算算是不是满足柯西不等式。
这小家伙一开始还抓耳挠腮的,后来在我的引导下,一步步算出结果,发现果然符合柯西不等式,那表情,从一开始的怀疑瞬间变成了惊喜和佩服。
柯西不等式在几何上也有很棒的解释。
想象一下有两个向量,一个是 (a₁, a₂,..., an) ,另一个是 (b₁, b₂,..., bn) ,那么柯西不等式就表示这两个向量的内积的绝对值不会超过它们长度的乘积。
这就好像两个小伙伴在比谁走的路程远,但是受到各自的速度和时间限制一样。
在物理中,柯西不等式也有用武之地。
比如在研究力和位移的关系时,不同方向的力和对应的位移,它们之间的关系就可以通过柯西不等式来分析。
而且在实际生活中,柯西不等式也能帮我们解决一些问题呢。
比如规划资源分配,计算最优方案等等。
总之,柯西不等式这个公式虽然看起来有点让人头疼,但只要深入理解,多做练习,就能发现它就像一把神奇的钥匙,能帮我们打开很多数学难题的大门,让我们在数学的世界里畅游无阻。
柯西积分公式及其推论
2 ih C
( z h)k1( z)k1
(k 1)!
2 i
f ( ) C ( z)k2
d
k !
2 ih
C
f
(
)
(k 1)( z)k h h2O(1) ( z h)k1( z)k1
d
(k 1)!
2 i
f ( ) C ( z)k2
d
(k 1)!
2i
C
f
(
)[
(
z
1
h)k1(
| z | d,| z h | d,
设|f(z)|在C上的一个上界是M,并且设C的长度 是L,于是我们有
| h
2 i
C
(
z
f ( ) h)(
z)2
d
|
|h|
2
ML d3
,
因此当h趋近于0时,要证的积分趋于0。
现在用数学归纳法完成定理的证明。设n=k时,
结论成立。取z及z+h同上,那么有
ds
ds .
K z
2 K
故 lim f ( ) d 2if (z)
0 K z 根据复周线积分定理,上面积分值与无关
即
C
f
( ) d
z
2 if
(z)
柯西积分公式
2定义3.4 在定理3.11条件下
1
2
i
C
f
(
) z
d
,
(z C)
称为柯西积分.
关于柯西积分公式的说明:
(1) 把函数在C内部任一点的值用它在边界上的 值表示. (这是解析函数的又一特征) (2) 公式不但提供了计算某些复变函数沿闭路积 分的一种方法, 而且给出了解析函数的一个积分 表达式. (这是研究解析函数的有力工具)
柯西不等式的常用公式
柯西不等式的常用公式比如说,假设你和朋友一起参加了一场比赛,A、B 两个队伍,你们各自得了几分。
用柯西不等式算一下,可能会发现,合作的力量真是无穷无尽。
就像打麻将,单打独斗的胜算可没搭档来的稳!再想象一下,如果每次你们的合作都能产生“1+1>2”的效果,那比赛简直就是你们的“主场秀”了。
日常生活中其实也常常可以用到,谁说数学和生活没有关系呢?你买菜时考虑预算,出门时考虑时间,其实都是在进行一种潜在的“不等式”运算啊!再说柯西不等式的应用,那可真是数不胜数。
学生们,考试前用它来合理安排时间,结果总能事半功倍。
老板们,算算团队的效益,让工作效率提升得飞起。
生活中也是,像是你和朋友约好了聚会,结果发现大家都能准时到达,这就可以用柯西不等式来解释,怎么大家的时间分配总是那么合拍呢?简直就是宇宙的神秘力量在指引着大家,像极了“心有灵犀一点通”的默契。
在数论里,柯西不等式更是常常被引用,特别是在求解那些难度大的题目时。
数学老师总是会把这个不等式挂在嘴边,像是一个老生常谈的段子,听得多了,你就会不自觉地把它融入到自己的思维方式里。
就算是再复杂的问题,柯西不等式仿佛也在轻声提醒你:不要怕,总会有办法解决的。
想想吧,人生不就是个大大的不等式吗?每个人都在努力让自己的生活更加“平衡”,这不是听起来很有哲理吗?更搞笑的是,柯西不等式的应用不仅限于课堂,它在生活中的存在感其实无处不在。
比如你今天去健身房锻炼,想要提升肌肉的力量和耐力,其实就是在利用这个不等式,让你体会到“努力+坚持”的最终结果会大于你简单的付出。
反正运动的时候,听着音乐,流着汗水,心里想着自己在追求一个更好的自己,瞬间感觉一切都在向着美好的方向发展。
生活中的每一次努力,都像是在给自己打基础,慢慢建立起一个稳定的“力量矩阵”。
别忘了,柯西不等式也在提醒我们珍惜身边的每一个人。
人际关系就像数学中的各个元素,适当的合作能创造出更好的结果,像一场完美的交响乐。
§2.4 柯西公式
举例
sin z (1) ∫= 4 z dz 2π i z 1 1 2 (2) ∫ ( + ) dz z +1 z − 3 z =4
解 : (1) sin z 在 z = 4 的内部及 z = 4 上解析 , 由定理 1 2π i sin z 1 ∫= 4 z dz = 2π i ⋅ 2π i sin z z
∂ nψ ∂t n
n! = 2π i
x
z x ∫ l ( z − x )n+1 x z 2 dz e z
−( z − x ) n +1
n! =e 2π i
d dz = e x n e− x ) n ( ∫ l ( z − x )n+1 dx e z
x
−z
n
n
=x −z
2
2
(2)证明:以 证明:
∂ψ ∂t n
n x2
t = x−zex来自 − z 2代入上式t =0
n! = 2π i
n! ∫ l ( x − z )n+1 d ( − z ) = 2π i
n − z2
∫ ( −1) ( z − x )
l n
e ⋅e
x2
− z2
n +1
dz
n! =e 2π i
z − x t = , z
t=0
并借以证明
∂ψ n ∂t
n
n
t=0
d =e x ne− x ) n ( dx
x
n
解:(1) :(1
∂ψ n! = n ∂t 2π i
∫
e
l
− ξ x (1− ξ )
(ξ
− t)
(1 − ξ )
05. 柯西定理(1)
【证】若 是一条光滑曲线
,且
,
则有
.
由于
, 所以 .
复变函数 Complex Functions
第三章 复变函数的积分
§3.1 柯西定理 §3.2 柯西公式
§3.1 柯西定理
3.1.1 复变函数的积分 设 为复平面上连接 和 的简单曲线(简单光滑或分段简单光滑),
函数
在 上连续.
将曲线 依次插入 个分点
,
设
,
,
任取
z
,作和式
.
§3.1 柯西定理
引理2.2 设 在凸区域 内解析, 则 在 内一定存在原函数.
【证】
,存在 ,使得
且当
时有
于是, 当
时有
, .
, 所以
因此
→
||
,即
,
.
§3.1 柯西定理
引理2.3 设 是在区域 内的连续函数,且在 内有原函数 .
如果
, 是 内连接 和 的一条简单光滑(或分段光滑)曲线,
那么
. 牛顿-莱布尼兹公式
设 及 是区域 内确定的函数,且在 内成立
则称 是 在区域 内的原函数(或不定积分).
若 和 同为 在区域 内的原函数,则
,
于是
. 因此,若定义在区域内的函数存在原函数,
则函数存在无穷多个原函数,且任意两个原函数之间只相差一个常数.
若 是 在区域 内的原函数, 则其不定积分定义为
, 其中 为任意常数.
§3.1 柯西定理
引理2.2 设 在凸区域 内解析, 则 在 内一定存在原函数. 【证】 由于 为凸区域, 所以对于 内任何两点 z 和 , 连接此两点的线段 落在 内, 定义
如何理解柯西公式
如何理解柯西公式
,要求全部由自己原创
柯西公式,准确的发音是Cauchy’s formula,又称柯西-宋定理,它由法国数学家柯西在1825年提出,可以描述温度和压强的关系。
柯西公式表明,如果单位体积的混合气体的温度在恒定的条件下,进行某种运动,则它的压强和密度也会改变。
柯西公式是一个实用而重要的数学公式,在工程计算中经常使用。
柯西公式用于表示一个系统中物质压力与体积、温度之间的关系,它正是温度和压强之间的协调关系。
很多时候,这种关系图案细节会受到温度变化的影响,而柯西公式则使这种影响被有效地再现出来。
柯西原理给出了许多重要的物理性质和温度的变化的相应关系,它也可以用来作一系列性质的测定。
因此,一般来说,柯西原理被广泛应用在天体力学、气体动力学、气体混合、热力学等各个领域。
总之,柯西公式的重要作用就在于用来描述温度与压强之间的关系,在许多科学研究和工程计算方面有着关键性的影响。
除此之外,柯西原理还让我们更加清楚地了解到宇宙中一切物质的剧烈变动是如何让压强和密度也发生改变的,帮助我们实现更深层次的理解。
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B
z0
考虑
F (z z) F (z) z
1 z z f ( ) d z 0 z
z z0
f ( ) d 在z 0 时的极限
函数
f ( z ) 区域B上是解析的
积分与路径无关
1 z
结论
2 i
1
l
1
dz z
n
l
0 , ( l 不包围 ) 1 . ( l 包围 )
(z ) 2 i
dz 0
n 1
------数学物理方法第五讲------
2.柯西公式 若 f ( z )在闭单通区域 B 上解析, l 为 B 上的境界线, 为 B 内的任一点.则有柯西公式:
z z z
=
f ( ) d
Why?
代入得:
z
对 f ( z )变形:
f z f ( z ) = z f ( z ) ( z) d zz
得
lim
11
z z
z z
d
z
根据极限的定义证明: 回顾 导数的定义 即:
F (z z) F (z) z
F ( z z ) F ( z )f ( z z ) f ( z ) 1 ) lim 等式右边乘 zz z 0 f ( z z f ( ) f ( z ) z 0 z
z z
f (z)
极限 叫做 教材P9 函数 f ( z ) 在z点的导数. 1 1 d [f( f ( z )] d f ( x ) 在点 )的某一去心邻域内有定义.如果 z x z 设函数
z z
z
z
回顾
即:
对于任意给定的正数 ,总存在正数 ,使得对于 对于复数,积的 因为 f ( z ) 在 z 适合不等式 0 x x 0 的一切 x ,对应的函数 极限的定义 模等于模的积 B上连续 ,那 f( f (x A 值x ) ___都) 满足不等式 z x ) x0 f (x 么常数A就叫做函数 当 时的极限 连续的定义:设函数 y ) f ( x在点 x 0 的某一邻域内有定义,如果 F (z z) F (z) 对于任意给定的正数 ,总存在着正数 ,使得对于适合如下不 lim f (z) 原命题得证!! 等式 x x 0 的一切x,对应的函数值 f ( x ) 都满足不等式: z 0 z
z2 z1
f ( ) d F ( z 2 ) F ( z 1 )
表明
积分的值等于原 函数的改变量
证明:
选择如图示的积分路径,则有:
z2 z0
z2 z1
f ( ) d
f ( )d
z1 z0
f ( ) d
z1
z2
B
F (z2 )
F ( z1 )
原命题得证!
l
z
即 l 0 时, f ( z )
f ( z ) f ( ) 2 f ( z ) f ( )
f ( )
z
dz 0
lim
0
f ( z ) f ( ) z
C
dz 0
柯西公式得到证明!
即
f ( z ) f ( ) 0
------数学物理方法第五讲------
柯西公式的证明:
要证明柯 只要证 西公式
1 2 i
1
l
1 f ( ) f (dz) 2 i z
-
f (z) z
dz
l
0
注: l 包围
在 z 处被 积函数无意义
对 f ( ) 变形
2 i l 1 z dz 1 f ( ) f ( ) f ( ) dz 2 为半径做圆 C z ,于是, i lz 2 i l 以 为圆心,以任意小正数
F (z)
z z0
f ( ) d
可证明 F
证明:
'
(z) f (z)
.并且, F ( z ) 在B上也是解析的.
'
要证明 F
F ( Z ) lim
' z 0
(z) f (z)
f (z)
z
z z
只要证明:
F (z z) F (z) z
以 z 为圆心在区域B上做一个小圆,在小 圆内取 z z 点.如图:
------数学物理方法第五讲------
z0
一个重要的积分: 讨论:
I
(z )
l
n
dz
n 为整数
回路 l 不包围点 ,则被积函数在 l 所包围的区域 上是解析的,按照柯西定理,积分值为零.
回路 l 包围 的情况:
如图做以 为圆心,R为半径的圆
l
C
i
对于圆周C上的所有点z都有:
f ( z ) f ( ) z
代 入 f ( z ) f ( ) 得 dz 0
即
l及
C 所围的区域上
单值解析,按柯西定理有:
f ( z ) f ( ) z dz
等式两边 同时取模
l
f ( z ) f ( ) z
dz
2
f ( z ) f ( )
推论2:
,则
f ( ) z
在B 上处处可导,所以 f ( z ) 可以对 z 求导任意多次,即
f ( ) z)
n 1
解析函数求导多次仍是解析函数,起n阶导数为:
f (z) n! 2 i
(
l
d
推论3:
模数定理:P38
推论4:
刘维尔定理:P38
------数学物理方法第五讲------
2
0
n 1
0
e I iR R e d (i ( Re 1 ) n )
C i n in C
1 l ( z n ) dz 1
2
in
R e
n
0
0
i
Re
id
0
d C的方向为逆时针方向 2 i
------数学物理方法第五讲------
要计算 l ( z )
I iR
n 1
n
z Re i z Re
n
R
dz
Why?
dz
( z i n 1 ) ( ) dz
n 2
只要计算 c ( z )
n
2
e
i ( n 1)
I l 和C共同构成复通区域
d n 1
I i
f ( ) 1 2 i
f (z) z
dz
l
它反映了闭单通区域 B 上解析的函数 f ( z ) 在 B 内任一点的函 数值与 f ( z ) 沿境界线 l 的闭路积分之间的关系. 推论1: 若为复通区域,柯西公式中的 l 应理解为所有内外境界线,积分路径为
内外境界线的正方向. 若
z 0f------数学物理方法第五讲------ f ( x ) ( x 0 ) ,那么就称函数
在点 x 0 连续.
F ( z ) 解析性说明:
我们可以求出函数 F ( z ) 在整个解析区域B上的导数, 因 此 F ( z ) 一定在整个解析区域上都是可导的,那么该函数 一定在这个区域上解析. 复数形式的牛顿-莱布尼茨公式
C
C
l
f ( z ) f ( )沿逆时针方向积分 f ( ) f (z) dz dz C z z
1 z f (z) 2 i
dz z
C
于是:
由于
f ( z ) f ( )
dz max
dz
f ( )
f ( z ) 的连续性,故有:当
数学物理方法第五讲
不定积分&柯西公式(2学时)
------数学物理方法第五讲------
1.不定积分 柯西定理指出:若函数 f ( z ) 在单通区域B上解析,则B上任一路径 l 的积分 f ( z ) dz 的值只跟起点和终点有关,与路径无关.
l
那么,当积分下限固定为 z 0 ,积分上限改变时,这个积分式的积分 值会随积分上限的改变而改变,这样就定义了一个单值函数,记作:
作业:P38 P39
1 2
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you!
------数学物理方法第五讲------