第一篇:廣工復變ppt試題
一填空(每題4分)
1.級數1
z2?1z?1?z???z??n的收斂域為.2.sinz在z?3.1
z(z?i)
?3?2的泰勒展式為在1?|z?i|???的洛朗展式為sin(z??4.z?是函數)
3z??的=奇點.5.積分??|z|?1dzz?2z?42
二計算與證明(每題16分)
1.設f(z)?x?3xyi?3xy?yi,求
2.計算??|z|?2
?3223f'(z).f(z)z2,其中f(z)在1<|z|<3的羅朗級數為
?
n???cnzn
?3.計算?zsinz
(e2zi
|z|?3?1)
2?24.計算實積分?
015?3sin??
5.設a為f(z)的孤立奇點,m為正整數, 證明:a為f(z)的m級極點的充要條件是lim(z?a)z?amf(z)?b
其中b為非零有限數.
第二篇:復變函數總結
第一章
復數
=-1
歐拉公式
z=x+iy
實部Re
z
虛部
Im
z
2運算
①
②
③
④
⑤
共軛復數
共軛技巧
運算律
P1頁
3代數,幾何表示
z與平面點一一對應,與向量一一對應
輻角
當z≠0時,向量z和x軸正向之間的夾角θ,記作θ=Arg
z=
k=±1±2±3…
把位于-π<≤π的叫做Arg
z輻角主值
記作=
4如何尋找arg
z
例:z=1-i
z=i
z=1+i
z=-1
π
極坐標:,利用歐拉公式
可得到
高次冪及n次方
凡是滿足方程的ω值稱為z的n次方根,記作
即
第二章解析函數
1極限
2函數極限
①
復變函數
對于任一都有
與其對應
注:與實際情況相比,定義域,值域變化
例
②
稱當時以A為極限
☆
當時,連續
例1
證明在每一點都連續
證:
所以在每一點都連續
3導數
例2
時有
證:對有
所以
例3證明不可導
解:令
當時,不存在,所以不可導。
定理:在處可導u,v在處可微,且滿足C-R條件
且
例4證明不可導
解:
其中
u,v
關于x,y可微
不滿足C-R條件
所以在每一點都不可導
例5
解:
不滿足C-R條件
所以在每一點都不可導
例6:
解:
其中
根據C-R條件可得
所以該函數在處可導
4解析
若在的一個鄰域內都可導,此時稱在處解析。
用C-R條件必須明確u,v
四則運算
☆
例:證明
解:
則
任一點處滿足C-R條件
所以處處解析
練習:求下列函數的導數
解:
所以
根據C-R方程可得
所以當時存在導數且導數為0,其它點不存在導數。
初等函數
Ⅰ常數
Ⅱ指數函數
①
定義域
②
③
④
Ⅲ對數函數
稱滿足的叫做的對數函數,記作
分類:類比的求法(經驗)
目標:尋找
幅角主值
可用:
過程:
所以
例:求的值
Ⅳ冪函數
對于任意復數,當時
例1:求的值
解:
例2:求
Ⅴ三角函數
定義:對于任意復數,由關系式可得的余弦函數和正弦函數
例:求
解:
第三章復變函數的積分
1復積分
定理3.1
設C是復平面上的逐段光滑曲線在C上連續,則在C上可積,且有
注:①C是線
②方式跟一元一樣
方法一:思路:復數→實化
把函數與微分相乘,可得
方法二:參數方程法
☆核心:把C參數
C:
例:
求
①C:0→的直線段②;
解:①C:
②
★
結果不一樣
2柯西積分定理
例:
C:以a為圓心,ρ為半徑的圓,方向:逆時針
解:C:
☆
積分與路徑無關:①單聯通
②處處解析
例:求,其中C是連接O到點的擺線:
解:已知,直線段L與C構成一條閉曲線。因在全平面上解析,則
即
把函數沿曲線C的積分化為沿著直線段L上的積分。由于
故
★關鍵:①恰當參數
②合適準確帶入z
3不定積分
定義3.2
設函數在區域D內連續,若D內的一個函數滿足條件
定理3.7
若可用上式,則
例:
計算
解:
練習:計算
解:
4柯西積分公式
定理
處處解析在簡單閉曲線C所圍成的區域內則
例1:
解:
例2:
解:
例3:
解:
注:①C:
②
一次分式
③找到
在D內處處解析
例4:
解:5
解析函數的高階導數
公式:
n=1,2……
應用要點:①
②
③精準分離
例:
調和函數
若滿足則稱叫做D內的調和函數
若在D內解析
所以
把稱為共軛調和函數
第四章
級數理論
1復數到
距離
談極限
對若有使得
此時
為的極限點
記作
或
推廣:對一個度量空間都可談極限
極限的性質
級數問題
部分和數列
若
則收斂,反之則發散。
性質:1若
都收斂,則收斂
2若一個收斂,一個發散,可推出發散
若
絕對收斂
若
但收斂,為條件收斂
等比級數
:
時收斂,其他發散
冪級數
則
求收斂域
例:求的收斂半徑及收斂圓
解:因為
所以級數的收斂半徑為R=1,收斂圓為
泰勒級數
泰勒定理:設函數在圓K:內解析,則在K內可以展成冪級數
其中,(n=0,1,2……),且展式還是唯一的。
例
1:求在處的泰勒展式
解
:在全平面上解析,所以在處的泰勒展式為
例2:
將函數展成的冪級數
解:
羅朗級數
羅朗定理
若函數在圓環D:內解析,則當時,有
其中
例:將函數在圓環(1)
(2)
內展成羅朗級數。
解:(1)在內,由于,所以
(2)在內,由于,所以
孤立奇點
定義:若函數在的去心鄰域內解析,在點不解析,則稱為的孤立奇點。
例
:
為可去奇點
為一級極點
為本性奇點
第5章
留數理論(殘數)
定義:
設函數以有限項點為孤立奇點,即在的去心鄰域內解析,則稱積分的值為函數在點處的留數
記作:
其中,C的方向是逆時針。
例1:求函數在處的留數。
解:因為以為一級零點,而,因此以為一級極點。
例2:求函數在處的留數
解:是的本性奇點,因為
所以
可得
第7章
傅里葉變換
通過一種途徑使復雜問題簡單化,以便于研究。
定義:對滿足某些條件的函數
在上有定義,則稱
為傅里葉變換。
同時
為傅里葉逆變換
注:①傅里葉變換是把函數變為函數
②傅里葉逆變換是把函數變為函數
③求傅里葉變換或傅里葉逆變換,關鍵是計算積分
④兩種常見的積分方法:湊微分、分部積分
復習積分:①
②
③
④
⑤
注:
例1:求的解:
例2:求的解:
-函數
定義:如果對于任意一個在區間上連續的函數,恒有,則稱為-函數。
例1:求-函數的解:
例2:求正弦函數的傅氏變換
解:
☆
第8章
拉普拉斯變換
設在時有定義
第三篇:復變函數小結
復變函數小結 第一章 復變函數
1)掌握復數的定義(引入),知道復數的幾何意義(即復數可看成復數平面的一個點也可以表示為復數平面上的向量)2)掌握 復數的直角坐標表示與三角表示式及指數表示式的關系.3)掌握復數的幾種運算:(1)相等;(2)加法;(3)減法;(4)乘法;(5)除法;(6)開方;(7)共軛.需要注意的是開方 : 開n次有n個根.例題
nz1?n?1ei??0?2?k??n?1ei??0?2?k?n,?k?0,1,2,?n?1?
4)掌握復變函數的定義,知道復變函數的極限與連續的定義.5)熟悉幾個常用的基本初等函數及性質:(1)多項式;(2)有理分式;(3)根式;(4)指數;(5)三角函數.6)掌握復變函數導數的定義, 因復變函數導數的定義在形式上跟實變函數的導數定義一樣,故實變函數中關于導數的規則和公式在復變函數情況仍適用.7)復變函數可導的充要條件是:(1)函數f(z)的實部u 與虛部的偏導數存在,且連續.?u?u?v?v,,?x?y?x?y(2)滿足 C-R條件
?u?v?u?v?,??.?x?y?y?x8)知道復變函數解析的定義,復變函數解析,可導及連續的關系.9)解析函數的性質:
(1)若f(z)在區域B上解析,則f(z)的實部u與虛部v的等值(勢)線互相正交.(2)若f(z)在區域B上解析,則f(z)的實部u與虛部v均為調和函數.(3)若f(z)在區域B上解析,則f(z)的實部u與虛部v 不是獨立的,可由己知解析函數的實部u(或v)求出解析函數f(z).具體求法有3種
:1.直接積分法;2.湊全微分法;3.路徑積分法.10)解析函數性質的應用:
平面標量場.11)知道復變函數中多值性的起源在于幅角,只需對幅角作限定(一般限定在主值范圍,且一般把幅角作限定的復變平面稱為黎曼面.),多值函數就退化為單值函數.第二章 復變函數的積分
1)知道復變函數積分的定義,以及它與實變函數的路徑的關系.2)掌握單連通區域與復連通區域上Cauchy定理及數學表示式:?f?z?dz?0(1)其中l為區域的所有邊界線.l
對單連通區域(1)可表示為
?lf?z?dzn?0,(2)對復連通區域(1)也可表示為:
?f?z?dz???f?z?dzli?1ci(3)其中l為區域的外邊界線,ci為區域的內邊界線.(3)式反映對復連通區域的解析函數沿外邊界的積分值與沿內邊界積分的關系.作為(3)式一個特例: 包含一個奇點的任意一個閉合曲線積分值相同,它為求積分帶來方便.n??z?adz?l?0,?n??1?一個重要的積分公式: ?z?a?ndz?2?i,?n??1?
?l其中l 包含a 點.Cauchy定理為本章的重點.3)解析函數的不定積分.f?z??f'12?i12?i?llf???d???z?z),4)Cauchy公式
?z???z???(?lf???d?2, ,fnn!2?i?(?f???d??z)n?1若對復連通區域 l 為區域的所有邊界線.第三章 冪級數
1)了解一般的復數項級數,知道級數收斂的Cauchy判據,絕對收斂與一致收斂的概念,掌握外氏定理及運用.2)掌握冪級數的一般形式,收斂半徑的計算(R?limn??anan?1),知道冪級數在收斂圓內絕對且一致收斂,能逐項求導與積分.3)掌握解析函數在單連通區域的Taylor 展開式: ?f?z???a?z?z?k0k?0k,ak?fk?z0?k!
知道Taylor 展開式是唯一的,即同一個函數在同一區域的展開式不管用什么方法得出其結果是相同的.熟悉一些基本的Taylor 展開式: 例?1?ez,?2?cosz,sinz,?3?11?z,?4?ln?1?z?
知道函數在無窮運點的展開式.4)掌握解析函數在復連通區域的洛朗 展開式: f?z???a?z?kk????z0?,其中akk??2?i??c1f???d??z0?k?1,c為環域內任一沿逆時針方向的閉合曲線.知道洛朗 展開式是唯一的,即同一個函數在同一環域的展開式不管用什么方法得出其結果是相同的.所以對洛朗展開可利用熟悉的一些基本Taylor展開式來處理,例如對有理分式總可以把它分解為一系列最簡單的有理分式(1z?z0)之和, 而對1z?z0能用等比級數來展開(關鍵是滿足公比的絕對值小11?z?于1).并與
??k?0z,z?1 比較.知道在什么情況下洛
k朗展開就退化為Taylor展開.5)掌握孤立奇點的分類方法:(1)可去奇點:設z0是f(z)的奇點當f(z)在z=z0的鄰域上展開時,其洛朗展開式中沒有負冪項,就稱z0是f(z)的可去奇點.性質limf?z??a
a為常數.z?z0(2)m階極點: 設z0是f(z)的奇點當f(z)在z=z0的鄰域上展開時,其洛朗展開式中有有限項負冪項,其負冪項的最高冪為m,就稱z0是f(z)的m階極點.性質limf?z??z?z0?.(4)本性奇點: 設z0是f(z)的奇點當f(z)在z=z0的鄰域上展開時,其洛朗展開式中有無窮多項負冪項,就稱z0是f(z)的本性奇點.性質limf?z?不存在z?z0
知道函數在無窮運點奇點的分類.第四章 留數定理
1)掌握留數定理及其計算
?f?z?dzl?2?i?Resf?zi?,其中zi為l內的奇點i?1n 2)掌握留數計算的兩種方法
(1)洛朗展開 : 設z0是f(z)的奇點當f(z)在z=z0的鄰域上展開時,其洛朗展開式中的負一次冪的系數a-1=Resf(z0).任何情況都適合.(2)對m階極點Resf?z0??lim?mz?z01dn?1n?1?1?!dz??z?z0?f?z??,作為一個特例,若f(z)=P(z)/ Q(z),當f(z)為一階極點, P?z0??0,Q?z0??0,Resf?z0??? 'Q?z0?P?z0主要處理有理分式中分母為單根情況.3)應用留數定理計算實變函數定積分 ?類型一
2??0?z?z?1z?z?1R?cos?,sin??d???R?,?22i?z?1?dz??iz?2?i?Resf?zi?,?1???1??iz?zi為f?z?在單單位圓的奇點?z?z?1z?z?1,f?z??R?,?22i?
?1)被積函數為三角函數的有理分式.2)積分區域為[0,2π] 作變換z=eiθ,當θ從變到2π時,復變數z恰好在單位圓上走一圈.類型二
積分條件: 1)積分區域為(-∞,∞)
2)f(z)在實軸有一價極點bk,且在上半平面除有限個奇點ak外是解析的,3)當z→∞時,zf(z)→0 ??f?x?dx???2?i?Resf?ak???i?Resf?bk?.(2)
k?1k?1mp
?類型三
(m>0)???f?x?eimxdx,令F?z??f?z?eimz
積分條件: 1)積分區域為(-∞,∞)
2)f(z)在實軸有一價極點bk,且在上半平面除有限個奇點ak外是解析的,3)當z→∞時,f(z)→0, ??f?x?e???imxdx?2?i?ResF?ak???i?ResF?bk?k?1k?1mp
(3)當f(x)為奇函數時(3)為?f?x?sin0mxdx??[?ResF?ak??k?1?m1pRe?2k?1?sF?bk?]當f??x?為偶函數時,???mf?x?eimxdx?2?f?x?cosmxdx,0
?f?x?cosmxdx0??i[?ResF?ak??k?11pRe?2k?1sF?bk?]
第四篇:井上監測工復訓試題 2010 5
河南省生產安全考核統一試題井上通風
安全監測工試卷
試卷編號:2010058600001 準考證號
姓名
培訓機構
一、判斷題
1、把作業場所和工作崗位存在的危險因素,如實告知從業人員,會有負面影響,增加思想負擔,不利于安全生產。()
A.正確 B.錯誤
2、違法的主體必須具有責任能力。()
A.正確 B.錯誤
3、行政處罰由國家特別授權的機關依法追究、強制執行,其他機關和組織無權進行處罰。()A.正確 B.錯誤
4、局部瓦斯積聚是指在0.5m3以上的空間中瓦斯濃度達到1%。()A.正確 B.錯誤
5、在煤礦井下發生瓦斯與煤塵爆炸事故后,避災人員在撤離災區時佩戴的自救器可根據需要隨時取下。()A.正確 B.錯誤
6、煤礦井下發生水災時,被堵在巷道的人員應妥善避災靜臥,等待救援。()A.正確 B.錯誤
7、在井下將被埋壓傷員救出后,應迅速升井,不得停留檢查。()A.正確 B.錯誤
8、職業安全衛生管理體系的建立,使企業安全管理更具有系統性。()A.正確 B.錯誤
9、矽肺是一種進行性疾病,患病后即使離矽塵作業環境,病情仍會繼續發展。()
A.正確 B.錯誤
10、煤礦企業應當向從業如實告知作業場所和工作崗位的危險因素、防范措施以及事故應急措施。()A.正確 B.錯誤
11、礦井通風系統是礦井通風方式、通風方法、通風網絡和通風設施的總稱。()
A.正確 B.錯誤
12、調節風窗的窗口面積都是固定不變的。()
A.正確 B.錯誤
13、通風設施的構筑根據各礦條件建造,不必服從全國統一要求的安全質量標準。()
A.正確 B.錯誤
14、“先抽后采、以風定產、監測監控”是我國煤礦瓦斯防治的總原則和方針。()
A.正確 B.錯誤
15、因為煤礦井下采用的是安全炸藥,無論進行怎樣的爆破作業都不會引爆瓦斯。()
A.正確 B.錯誤
16、礦井進行瓦斯抽放,可以防止瓦斯爆炸,但不能防止煤與瓦斯突出。()A.正確 B.錯誤
17、礦井地質構造、煤層賦存條件、煤巖的物理性質以及采掘機械化程度、采煤方法、通風狀況等因素都會影響礦塵的產生多少。()A.正確 B.錯誤
18、空氣中氧氣濃度較高,點爆煤塵的溫度越低,爆炸強度越大。()A.正確 B.錯誤
19、采煤工作面大面積切頂事故有推垮型和壓垮型。()A.正確 B.錯誤
20、采煤工作面放頂是在煤礦井下進行,任何情況下都不會把地表水引入井下造成的水災。()A.正確 B.錯誤
21、通風工建造通風設施時,只要滿足本礦的要求就行,不管該要求是否符合國家規定的《礦井通風安全質量標準》。()
A.正確 B.錯誤
二、單項選擇題
22、特種作業人員必須取得()才允許上崗作業。
A.技術資格證 B.操作資格證書 C.安全資格證書 D.安全用電作業證書
23、煤礦職工因行使安全生產權利而影響工作時,有關單位不得扣發其工資或給予處分,由此造成的停工、停產損失,應由()負責。
A.該職工 B.企業法人 C.責任者 D.工會
24、煤礦企業必須建立健全各級領導安全生產責任制,職能機構安全生產責任制,()安全生產責任制。A.領導干部 B.崗位人員 C.工作人員 D.作業人員
25、煤礦企業沒有給職工發放煤礦職工安全手冊,且逾期未改正的,處()以下的罰款。
A.1萬元 B.5萬元 C.10萬元 D.50萬元
26、屬于法規的是()。A.煤炭法 B.礦山安全法
C.安全生產法 D.安全生產許可證條例
27、采掘工作面及其他作業地點風流中瓦斯濃度達到1.5%時,()停止工作,切斷電源,撤出人員,進行處理。A.不應 B.必須 C.不一定 D.嚴禁
28、在標準大氣狀態下,瓦斯爆炸的瓦斯濃度范圍為()。
A.1%~10% B.5%~16% C.3%~10% D.10%~16%
29、礦用防爆標志符號“d”為()設備。
A.增安型 B.隔爆型 C.本質安全型 D.充砂型
30、靠近掘進工作面迎頭()長度以內的支架,爆破前必須加固。
A.5m B.10m C.15m D.20m 31、過濾式自救器的主要作用是過濾()氣體。
A.CO B.CO2 C.H2S D.所有氣體
32、采區回風巷和采掘工作面回風巷風流中,瓦斯濃度最大允許值為()。A.1.0% B.0.5% C.1.5% D.2.0%
33、在掘進工作面或其他地點發現有透水預兆時,必須()。
A.停止作業,采取措施,報告礦調度,撤離人員
B.停止作業、迅速撤退,報告礦調度 C.采取措施,報告礦調度 D.停止作業,報告礦調度
34、在煤礦井下,瓦斯的危害不包括()。
A.有毒性 B.窒息性 C.爆炸性 D.煤與瓦斯突出
35、在煤礦井下判斷傷員是否有呼吸的方法不包括()。
A.耳聽 B.眼視 C.晃動傷員 D.皮膚感覺
36、通俗講的:“一條龍通風”就是指正規稱謂的()通風網絡。
A.并聯 B.角聯 C.串聯 D.復雜串聯
37、調節風窗的窗口應設在()。A.門扇上方、居正中位臵 B.門扇上方、靠近一側墻邊C.門扇下方 D.風門門窗中間
38、在其他條件相同的情況下,煤層的傾角小,煤層中瓦斯含量()。A.越小 B.與大傾角煤層相同 C.越大 D.與水平煤層相同
39、在瓦斯爆炸事故中,絕大部分人員死于()。
A.一氧化碳中毒 B.氣浪沖擊 C.火焰燃燒 D.冒頂巖層的撞擊 40、礦井中設臵隔爆水袋的作用是()。A.防止瓦斯爆炸 B.保護巷道不被破壞
C.減少爆炸地點的人員傷亡 D.避免產生連續爆炸
41、在目前礦井瓦斯抽放技術下,抽放效果最好的是()與瓦斯抽放。
A.采空區 B.鄰近層 C.本煤層 D.巖層
42、水棚排間距應為1.2~3m,主要水棚的棚區長度不少于(),輔助棚區不小于20m。
A.30m B.25m C.1.5m D.10m
43、火災中人員傷亡主要源于()。A.火焰燒灼 B.一氧化碳中毒 C.造成冒頂導致砸埋人員 D.避災遲了
44、進下發現煙氣或明火等火災災情后,首先要做的事是()。A.盡力滅火 B.盡快撤退
C.找地點躲藏 D.立即向礦調度報告
45、當冒頂發生來不及撤至安全地點時,應及時撤至()。
A.放頂線處 B.工作面中部 C.運輸機旁邊 D.背靠煤壁站立
46、井下防治水的主要措施除“防、排、截、堵”外,還有一項非常重要的措施是()。
A.留設防水煤柱 B.建水閘門 C.建水閘墻 D.堅持“有疑必探,先探后掘”
47、只有()人員才能擔任通風工。A.經過專門培訓并考試合格的 B.任何人
C.大中專畢業生 D.從事5年以上采煤工作的
48、突出礦井掘進工作面的局部通風機除采用電閉鎖外,還應采用()閉鎖。A.灑水滅塵與供電 B.氧氣與供電 C.甲烷與供電 D.一氧化碳與供電
49、掘進通風的風筒吊掛要求平、直、穩外,還要求()。
A.隔一個環吊一個環 B.隔二個環吊一個環
C.隨意吊幾個環 D.逢環必吊
50、在臨時停工停風地點檢查瓦斯時,必須至少2人同行,同時攜帶氧氣測儀,并且兩人相距(),從外向里隨時檢查瓦斯和氧氣濃度。
A.4~6m B.1~2m C.3~4m D.10~20m
第五篇:大學復變函數課件-復變函數
第二章
復變函數
第一節
解析函數的概念及C.-R.方程
1、導數、解析函數
定義2.1:設是在區域內確定的單值函數,并且。如果極限
存在,為復數,則稱在處可導或可微,極限稱為在處的導數,記作,或。
定義2.2:如果在及的某個鄰域內處處可導,則稱在處解析;如果在區域內處處解析,則我們稱在內解析,也稱是的解析函數。解析函數的導(函)數一般記為或。
注解1、語言,如果任給,可以找到一個與有關的正數,使得當,并且時,則稱在處可導。
注解2、解析性與連續性:在一個點的可導的函數必然是這個點的連續函數;反之不一定成立;
注解3、解析性與可導性:在一個點的可導性是一個局部概念,而解析性是一個整體概念;
注解4、函數在一個點解析,是指在這個點的某個鄰域內解析,因此在此點可導;反之,在一個點的可導性不能得到在這個點解析。
解析函數的四則運算:
和在區域內解析,那么,(分母不為零)也在區域內解析,并且有下面的導數的四則運算法則:。
復合求導法則:設在平面上的區域內解析,在平面上的區域內解析,而且當時,那么復合函數在內解析,并且有
求導的例子:
(1)、如果(常數),那么;
(2)、,;
(3)、的任何多項式
在整個復平面解析,并且有
(4)、在復平面上,任何有理函數,除去使分母為零的點外是解析的,它的導數的求法與是實變量時相同。
2、柯西-黎曼條件
可微復變函數的實部與虛部滿足下面的定理:
定理2.1
設函數在區域內確定,那么在點可微的充要條件是:
1、實部和虛部在處可微;
2、和滿足柯西-黎曼條件(簡稱方程)
證明:(必要性)設在有導數,根據導數的定義,當時
其中。比較上式的實部與虛部,得
因此,由實變二元函數的可微性定義知,在點可微,并且有
因此,柯西-黎曼方程成立。
(充分性)設,在點可微,并且有柯西-黎曼方程成立:
設則由可微性的定義,有:
令,當()時,有
令,則有
所以,在點可微的。
定理2.2
設函數在區域內確定,那么在區域內解析的充要條件是:
1、實部和虛部在內可微;
2、)和在內滿足柯西-黎曼條件(簡稱方程)
關于柯西-黎曼條件,有下面的注解:
注解1、解析函數的實部與虛部不是完全獨立的,它們是方程的一組解,它們是在研究流體力學時得到的;
注解2、解析函數的導數形式更簡潔:
公式可避免利用定義計算帶來的困難。
注解3、利用兩個定理,可以判斷一個復變函數是否在一點可微或在一個區域內解析。
3、例題
例1
證明在任何點都不可微。
解,四個偏導數在復平面內連續,但任何點都不滿足方程,故在任何點都不可微。
例2
試討論定義于復平面內的函數的可導性。
解:
四個偏導數在復平面內連續,且在復平面內滿足方程,故在復平面內處處可導。
例3
設函數在復平面可導,試確定常數之值。
解
由方程
得
(1)
(2)
由(1)
得
(3)
由(2)
得
(4)
(5)
解(3),(4),(5)得。
第二節
初等解析函數
1、冪函數
利用對數函數,可以定義冪函數:設是任何復數,則定義的次冪函數為
當為正實數,且時,還規定。
由于
因此,對同一個的不同數值的個數等于不同數值的因子
個數。
2、冪函數的基本性質:
1、由于對數函數的多值性,冪函數一般是一個多值函數;
2、當是正整數時,冪函數是一個單值函數;
3、當(當是正整數)時,冪函數是一個值函數;
4、當是有理數時,冪函數是一個值函數;
5、當是無理數或虛數時,冪函數是一個無窮值多值函數。
設在區域內,我們可以把分成無窮個解析分支。對于的一個解析分支,相應地有一個單值連續分支。根據復合函數求導法則,的這個單值連續分支在內解析,并且,其中應當理解為對它求導數的那個分支,應當理解為對數函數相應的分支。
對應于在內任一解析分支:當是整數時,在內是同一解析函數;當時,在G內有個解析分支;當是無理數或虛數時,冪函數在內有無窮多個解析分支,是一個無窮值多值函數。
例如當是大于1的整數時,稱為根式函數,它是的反函數。當時,有
這是一個值函數。在復平面上以負實軸(包括0)為割線而得得區域內,它有個不同的解析分支:
它們也可以記作,這些分支在負實軸的上沿與下沿所取的值,與相應的連續分支在該處所取的值一致。
當不是整數時,原點及無窮遠點是的支點。但按照a是有理數或者不是有理數,這兩個支點具有完全不同的性質。
為了理解這些結論,我們在0或無窮遠點的充分小的鄰域內,任作一條簡單閉曲線圍繞0或無窮遠點。在上任取一點,確定在的一個值;相應地確定,在的一個值。現在考慮下列兩種情況:
(1)
是有理數,當一點從出發按反時針或順時針方向連續變動周時,從連續變動到,而則從相應地連續變動到,也即第一次回到了它從出發時的值。這時,我們稱原點和無窮遠點是的階支點,也稱為階代數支點。
(2)不是有理數時,容易驗證原點和無窮遠點是的無窮階支點。
當不是整數時,由于原點和無窮遠點是的支點,所以任取連接這兩個支點的一條簡單連續曲線作為割線,得一個區域。在內,可以把分解成解析分支。
關于冪函數當為正實數時的映射性質,有下面的結論:
設是一個實數,并且。在平面上取正實數軸(包括原點)作為割線,得到一個區域。考慮內的角形,并取在內的一個解析分支
當描出內的一條射線時(不包括0),在平面描出一條射線。讓從0增加到(不包括0及),那么射線掃過角形,而相應的射線掃過角形,因此把夾角為的角形雙射成一個夾角為的角形,同時,這個函數把中以原點為心的圓弧映射成中以原點為心的圓弧。
類似地,我們有,當是正整數時,的個分支
分別把區域雙射成平面的個角形
.3、例題
例1、作出一個含的區域,使得函數
在這個區域內可以分解成解析分支;求一個分支在點的值。
解:由于
我們先求函數的支點。因為的支點是0及無窮遠點,所以函數可能的支點是0、1、2及無窮遠點。任作一條簡單連續閉曲線,使其不經過0、1、2,并使其內區域含0,但不包含1及2。設是上一點,我們確定、及在這點的值分別為
。當從按反時針方向沿連續變動一周時,通過連續變動可以看到,增加了,而
沒有變化,于是在的值就從
連續變動到
因此0是函數的一個支點;
同時,任作一條簡單連續閉曲線,使其不經過0、1、2,并使其內區域含1,但不包含0及2。設是上一點,我們確定、及在這點的值分別為
。當從按反時針方向沿連續變動一周時,通過連續變動可以看到,增加了,而沒有變化,于是在的值就從
連續變動到
因此1也是函數的一個支點;
同理,2和無窮遠點也是它的支點。
支點確定后,我們作區域,把函數分解成單值解析分支。
首先,在復平面內作一條連接0、1、2及無窮遠點的任意無界簡單連續曲線作為割線,在所得區域內,可以把分解成連續分支。例如可取作為復平面上這樣的割線,得區域。
其次,任作作一條簡單連續閉曲線,使其不經過0、1、2,并使其內區域包含這三個點中的兩個,但不包含另外一點。設是上一點,確定在的一個值,同樣的討論,有當從沿連續變化一周回到時,連續變化而得的值沒有變化。
所以,我們可以作為割線如下,取線段及從2出發且不與
相交的射線為割線,也可以把分解成連續分支。例如取在所得區域內,可以把w分解成連續分支。例如可取及作為復平面上的割線,得區域。
求在上述區域中的一個解析分支
在的值。
在,取
于是在或內,可以分解成兩個解析分支
由于所求的分支在的值為,可見這個分支是
由下圖可以得到,在或內處,因此的所求分支在的值是
.例2、驗證函數在區域內可以分解成解析分支;求出這個函數在上沿取正實值的一個分支在處的值及函數在下沿的值。
證明:我們有
則0及1是的三階支點,而無窮遠點不是它的支點。
事實上,任作一條簡單連續閉曲線,使其內區域包含0、1,設是上一點,確定在的一個值,當從沿連續變化一周回到時,連續變化而得的值沒有變化。
因此,在區域內,可以把分解成解析分支。現在選取在上沿取正實值的那一支,即在上沿,其中,根號表示算術根。求這一支在的值。
在上沿,取。于是所求的一支為
其中,根號表示算術根。求這一支在的在內處
于是的指定的一支在處的值是
.最后,考慮上述單值分支在下沿取值的情況。在區域內,當沿右邊的曲線,從上沿變動到下沿時,沒有變化,而減少了,于是在的下沿,有
當沿左邊的曲線,從上沿變動到下沿時,增加了,而
沒有變化,于是在的下沿,有
因此,無論怎樣,當在的下沿時,上述單值分支的值是
.注解1:
對具有多個有限支點的多值函數,不便采取限制輻角范圍的辦法,而是首先求出該函數的一切支點,然后適當聯結支點以割破復平面,于是,在復平面上以此割線為邊界的區域內就能分出該函數的單值解析分支。因為在內變點不能穿過支割線,也就不能單獨繞任一支點轉一整周,函數就不可能在內同一點取不同的值了。
注解2:
解例1,例2這類題的要點,就是作圖觀察,當動點z沿路線(在內,且不穿過支割線)從起點到終點時,各因子輻角的連續改變量:,即觀察向量的輻角的連續改變量。由此可計算。