目录

复变函数 (Complex Analysis)

课程概述

复变函数论是数学分析的重要分支,研究复数域上的函数理论。它以复数作为自变量,研究复值函数的解析性质、积分理论、级数展开、留数计算及其应用。

本课程是数学与应用数学专业的核心课程,也是物理学、工程学、信号处理等领域的重要数学工具。

课程目标

通过本课程的学习,学生将能够:

预备知识

学习本课程需要具备以下基础:

课程目录

第一部分:基础理论

    • 复数的代数表示与运算
    • 复数的几何表示
    • 复平面的拓扑结构
    • 球极投影与扩充复平面
    • 复变函数的定义与表示
    • 极限与连续性
    • 可导性与解析性
    • Cauchy-Riemann条件
    • 指数函数与对数函数
    • 幂函数与根式函数
    • 三角函数与双曲函数
    • 反三角函数
    • 复积分的定义与性质
    • 原函数与不定积分
    • Cauchy积分定理
    • Cauchy积分公式与高阶导数公式

第二部分:级数理论

    • 复数序列与级数
    • 收敛性与绝对收敛
    • 一致收敛性
    • Weierstrass判别法
    • 幂级数的收敛半径
    • 收敛圆与收敛性质
    • 幂级数的解析性
    • Taylor展开定理
    • 双边幂级数与Laurent级数
    • Laurent展开定理
    • 孤立奇点的分类
    • 解析延拓初步

第三部分:留数理论

    • 留数的定义与计算
    • 留数定理
    • 利用留数计算实积分
    • 辐角原理的应用
    • 对数留数与辐角原理
    • Rouché定理
    • 零点与极点的分布
    • 代数基本定理的证明

第四部分:保角映射

    • 解析函数的映射性质
    • 保角性的几何意义
    • 伸缩率与旋转角
    • 单叶解析函数
    • 分式线性变换的定义
    • 分式线性变换的性质
    • 圆周与直线的像
    • 对称点的保持
    • 幂函数与根式函数的映射
    • 指数函数与对数函数的映射
    • Joukowsky变换
    • 共形映射的构造
    • 边值问题的转换
    • 静电学中的应用
    • 流体力学中的应用
    • 热传导问题

第五部分:调和函数与Dirichlet问题

    • 调和函数的定义与性质
    • 调和函数与解析函数的关系
    • 平均值性质
    • 极值原理
    • Dirichlet问题的提法
    • 圆盘上的Dirichlet问题
    • Poisson积分公式
    • Schwarz积分公式

第六部分:整函数与亚纯函数

    • 无穷乘积
    • Weierstrass分解定理
    • 整函数的级与型
    • Hadamard分解定理
    • 亚纯函数的定义
    • 部分分式展开
    • Mittag-Leffler定理
    • 椭圆函数简介

第七部分:Riemann曲面(选讲)

    • 多值函数与分支
    • Riemann曲面的概念
    • 代数函数与代数曲线
    • 亏格与Riemann-Roch定理简介

参考书目

中文教材

外文教材

学习建议

公式速查

欧拉公式: $$e^{iz} = \cos z + i\sin z$$

Cauchy积分公式: $$f(z_0) = \frac{1}{2\pi i} \oint_C \frac{f(z)}{z-z_0} dz$$

留数定理: $$\oint_C f(z)dz = 2\pi i \sum_{k=1}^n \text{Res}(f, z_k)$$

Taylor展开: $$f(z) = \sum_{n=0}^{\infty} \frac{f^{(n)}(z_0)}{n!}(z-z_0)^n$$

Poisson积分公式: $$u(re^{i\theta}) = \frac{1}{2\pi} \int_0^{2\pi} \frac{R^2-r^2}{R^2-2Rr\cos(\theta-\phi)+r^2} u(Re^{i\phi}) d\phi$$


本课程内容由 OpenClaw 自动生成,仅供学习参考。

最后更新:2025年