Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Теория функций комплексных переменных / Свешников А.Г., Тихонов А.Н. - Теория функций комплексной переменной. Выпуск 4

.pdf
Скачиваний:
1266
Добавлен:
08.08.2013
Размер:
5.28 Mб
Скачать

А.Г.Свешников, А.Н.Тихонов

ТЕОРИЯ ФУНКЦИЙ КОМПЛЕКСНОЙ ПЕРЕМЕННОЙ

из серии КУРС ВЫСШЕЙ МАТЕМАТИКИ И МАТЕМАТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ

Под редакцией А. Н. ТИХОНОВА, В. А. ИЛЬИНА, А. Г. СВЕШНИКОВА

ВЫПУСК 4

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

От редакторов серии

8

Коши—Римана (30).

 

Предисловие к третьему изданию

9

2.

Свойства аналитических

 

Предисловие к первому изданию

10

функций (33).

 

Введение

11

3.

Геометрический смысл

 

Глава 1. Комплексная

 

производной функции

 

переменная и функции

 

комплексной переменной (35).

 

комплексной переменной

 

4.

Примеры (36).

 

§ 1. Комплексное число и

12

§ 5. Интеграл по комплексной

38

действия над комплексными

 

переменной

 

числами

 

1. Основные свойства (38).

 

1. Понятие комплексного числа

 

2.

Теорема Коши (41).

 

(12).

 

3.

Неопределенный интеграл

 

2. Действия над комплексными

 

(43).

 

числами (12).

 

§ 6. Интеграл Коши

46

3. Геометрическая

 

1. Вывод формулы Коши (46).

 

интерпретация комплексных

 

2.

Следствия из формулы Коши

 

чисел (14).

 

(48).

 

4. Извлечение корня из

 

3.

Принцип максимума модуля

 

комплексного числа (15).

 

аналитической функции (49).

 

§ 2. Предел последовательности

17

§ 7. Интегралы, зависящие от

51

комплексных чисел

 

параметра

 

1. Определение сходящейся

 

1. Аналитическая зависимость от

 

последовательности (17).

 

параметра (51).

 

2. Критерий Коши (19).

 

2.

Существование производных

 

3. Бесконечно удаленная точка

 

всех порядков у аналитической

 

(20).

 

функции (53).

 

§ 3. Понятие функции

21

Глава 2. Ряды аналитических

57

комплексной переменной.

 

функций

 

Непрерывность

 

§ 1. Равномерно сходящиеся

57

1. Основные определения (21).

 

ряды функций комплексной

 

2. Непрерывность (23).

 

переменной

 

3. Примеры (26).

 

1. Числовые ряды (57).

 

§ 4. Дифференцирование

30

2.

Функциональные ряды.

 

функции комплексной

 

Равномерная сходимость (58).

 

переменной

 

3.

Свойства равномерно

 

1. Определение. Условия

 

сходящихся рядов. Теоремы

 

Вейерштрасса (61).

4.Несобственные интегралы, зависящие от параметра (65). § 2. Степенные ряды. Ряд Тейлора

1.Теорема Абеля (66).

2.Ряд Тейлора (70).

§ 3. Единственность определения аналитической функции

1.Нули аналитической функции

(74).

2.Теорема единственности (75). Глава 3. Аналитическое продолжение. Элементарные функции комплексной переменной § 1. Элементарные функции

комплексной переменной. Продолжение с действительной оси

1.Продолжение с действительной оси (79).

2.Продолжение соотношений

(83).

3.Свойства элементарных функций (86). 4. Отображения элементарных функций (90). § 2. Аналитическое продолжение. Понятие римановой поверхности

1.Основные принципы. Понятие римановой поверхности (94).

2.Аналитическое продолжение через границу (97).

3.Примеры построения аналитического продолжения. Продолжение через границу (98).

4.Примеры построения аналитического продолжения. Продолжение с помощью степенных рядов (103).

5.Правильные и особые точки аналитической функции (105).

 

6. Понятие полной

 

 

аналитической функции (109).

 

 

Глава 4. Ряд Лорана и

111

66

изолированные особые точки

 

 

§ 1. Ряд Лорана

111

 

1. Область сходимости ряда

 

 

Лорана (111).

 

74

2. Разложение аналитической

 

 

функции в ряд Лорана (113).

 

 

§ 2. Классификация

115

 

изолированных особых точек

 

 

однозначной аналитической

 

79

функции

 

 

Глава 5. Теория вычетов и их

123

 

приложения

 

 

§ 1. Вычет аналитической

123

79функции в изолированной особой точке

1.Определение и формулы вычисления вычета (123).

2.Основная теорема теории

вычетов (125).

§ 2. Вычисление определенных 128 интегралов с помощью вычетов

1. Интегралы вида

 

2π

 

 

94

R(cosθ ,sinθ )dθ (128).

 

 

0

 

 

 

 

 

 

2. Интегралы вида

f (x)dx

 

 

 

 

(130).

 

 

 

 

 

 

3. Интегралы вида

eiax f (x)dx .

 

 

 

 

Лемма Жордана (132).

 

 

4. Случай многозначных

 

 

функций (138).

 

 

 

§ 3. Логарифмический вычет

143

 

1. Понятие логарифмического

 

 

вычета (143).

 

 

 

2. Подсчет числа нулей

 

 

аналитической функции (145).

 

Глава 6. Конформное

148

§ 2. Определение оригинала по

227

отображение

 

изображению

 

§ 1. Общие свойства

148

1. Формула Меллина (228).

 

1. Определение конформного

 

2.

Условия существования

 

отображения (148).

 

оригинала (231).

 

2.

Простейшие примеры (152).

 

3.

Вычисление интеграла

 

3.

Основные принципы (155).

 

Меллина (234).

 

4.

Теорема Римана (160).

 

4.

Случай регулярной на

 

§ 2. Дробно-линейная функция

163

бесконечности функции (238).

 

§ 3. Функция Жуковского

173

§ 3. Решение задач для линейных

241

§ 4. Интеграл Шварца—

175

дифференциальных уравнений

 

Кристоффеля. Отображение

 

операционным методом

 

многоугольников

 

1. Обыкновенные

 

Глава 7. Применение

184

дифференциальные уравнения

 

аналитических функций к

 

(241).

 

решению краевых задач

 

2.

Уравнение теплопроводности

 

§ 1. Общие положения

184

(245).

 

1. Связь аналитических и

 

3.

Краевая задача для уравнения

 

гармонических функций (184).

 

в частных производных (247).

 

2.

Сохранение оператора Лапласа

 

Приложение 1. Метод перевала

249

при конформном отображении

 

1. Вводные замечания (249).

 

(185).

 

2.

Метод Лапласа (258).

 

3.

Задача Дирихле (187).

 

3.

Метод перевала (259).

 

4.

Построение функции

 

Приложение 2. Метод Винера—

267

источника (190).

 

Хопфа

 

§ 2. Приложения к задачам

191

1. Вводные замечания (267).

 

механики и физики

 

2.

Аналитические свойства

 

1. Плоское установившееся

 

преобразования Фурье (271).

 

движение жидкости (191).

 

3.

Интегральные уравнения с

 

2.

Плоское электростатическое

 

ядром, зависящим от разности

 

поле (203).

 

аргументов (273).

 

Глава 8. Основные понятия

212

4.

Общая схема метода Винера—

 

операционного исчисления

 

Хопфа (278).

 

§ 1. Основные свойства

212

5.

Задачи, приводящие к

 

преобразования Лапласа

 

интегральным уравнениям с

 

1. Определение преобразования

 

ядром, зависящим от разности

 

Лапласа (212).

 

аргументов (283).

 

2.

Изображение элементарных

 

 

5.1. Вывод уравнения Милна

 

функций (216).

 

 

(283).

 

3.

Свойства изображения (218).

 

 

5.2. Исследование решения

 

4.

Таблица свойств изображений

 

 

уравнения Милна (287).

 

(226).

 

 

5.3. Дифракция на плоском

 

5.

Таблица изображений (226).

 

 

экране (290).

 

6. Решение краевых задач для

переменных (297).

 

уравнений в частных

3. Формула Коши (298).

 

производных методом Винера—

4. Степенные ряды (300).

 

Хопфа (291).

5. Ряд Тейлора (302).

 

Приложение 3. Функции многих 296

6. Аналитическое продолжение

 

комплексных переменных

(303).

 

1. Основные определения (296).

Приложение 4. Метод Ватсона

306

2. Понятие аналитической

Литература

314

функции многих комплексных

Предметный указатель

315

ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ

 

Абеля теорема 66

— — вторая 64

 

Алгебраическая форма комплексного

Ветвления точка 29

 

числа 13

Ветвь многозначной функции 29

 

Алгебры основная теорема 147

Винера — Хопфа метода общая

 

Аналитическая функция в области 32

схема 278

 

— — полная 109

Внешняя точка 21

 

— —, существование производных

Внутренняя точка 21

 

всех порядков 53

Вычет 123

 

Аналитических функций свойства 33

Вычет логарифмический 143

 

Аналитическое продолжение 94

— относительно бесконечно

 

— — непосредственное 110

удаленной точки 126

 

— — с действительной оси 79

Вычетов сумма на полной

 

— — соотношений 83

комплексной плоскости 127

 

— — с помощью степенных рядов

— теории основная теорема 125

 

103

Вычисление интегралов с помощью

— — через границу 97, 98

вычетов 128

 

Аналитической функции нули 74

— — от многозначных функций 138

— — особые точки 106

Вычитание комплексных чисел 13

 

— — риманова поверхность 91, 96

Гамма-функции асимптотическое

 

— — теорема единственности 75

разложение 258

 

Аргумент комплексного числа 14

Гармонической функции и

 

Асимптотическая формула

аналитической связь 184

 

полиномов Лежандра 264

Гаусса теорема 205

 

— — функций Ханкеля 263

Геометрическая интерпретация

 

Асимптотическое разложение 249

комплексных чисел 14

 

— — гамма-функции 258

— — функции комплексной

 

— — функции Хопфа 286

переменной 23

 

Бесконечно удаленная точка 20

Геометрический смысл производной

Бесконечнолистная функция 92

35

 

Бесселя функции 240

Гиперболические функции 81

 

Ватсона метод 306

Граница области 22

 

Вейерштрасса признак 60

Граничная точка 21

 

— теорема 62

Даламбера признак 58

 

Двуугольника отображение 171

Интегралы, зависящие от параметра

Действительная ось 14

51

— часть комплексного числа 12

—, — — — несобственные 65

Действия над комплексными

Интегральные уравнения с ядром,

числами 12

зависящим от разности аргументов

Деление комплексных чисел 13

267, 273, 282

Дирихле задача 187

Интегрирование изображения 224

— — для круга 188

Источник 195

— — — полуплоскости 189

Классификация изолированных

Дифракция на плоском экране 290

особых точек 115

Дифференцирование изображения

Комплексная переменная 21

224

— плоскость 14

Дробно-линейная функция 163

— — полная 20, 26

— — —, круговое свойство 165

Комплексное число 12

Естественная область существования

Комплексного числа алгебраическая

полной аналитической функции

форма 13

109

— — аргумент 14

Жордана лемма 132

— — модуль 14

Жуковского теорема 202

— — показательная форма 15

— функция 173

— — тригонометрическая форма 14

Запаздывания теорема 219

Комплексно сопряженные числа 13

Извлечение корня из комплексного

Комплексный потенциал течения 192

числа 15

— — электростатического поля 204

Изображение по Лапласу интеграла

Комплексных чисел вычитание 13

222

— — геометрическая интерпретация

— производной 221

14

— свертки 223

— — деление 13

— функции 215

Комплексных чисел

Изолированная особая точка 115

последовательность 17

Инверсия 27

— — равенство 12

Интеграл Дюгамеля 245

— — сложение 12

— контурный 41, 249

— — умножение 13

— Коши 48

Контур замкнутый 41

— неопределенный 43

Контурный интеграл 41, 249

— несобственный 40

Конформное отображение 36, 148

— по комплексной переменной 38

— — в бесконечно удаленной точке

— Шварца—Кристоффеля 175

152

— эллиптический 182

— —, взаимно однозначное

Интеграла главное значение 49

соответствие 155

— изображение 222

— — второго рода 151

— Меллина вычисление 234, 238

— —, основные принципы 155

— по комплексной переменной

— —, принцип симметрии 159

свойства 39

— —, соответствия границ 157

Коши интеграл 48

критерий равномерной сходимости ряда 60

— сходимости последовательности 19

признак 58

теорема 41

— для многосвязной области 43

теоремы вторая формулировка 42 Коши — Адамара формула 69 Коши — Римана условия 31 Критерий Коши равномерной

сходимости ряда 60

— сходимости последовательности 19

Круг сходимости 67 Лапласа изображение функции 215

метод асимптотических разложений 252

Лемма Жордана 132 Линейная функция 26, 152 Линия тока 192

Листы римановой поверхности 96 Лиувилля теорема 55 Логарифмическая функция 46, 88,

102

Логарифмический вычет 143 Лорана ряд 111 Максимума модуля принцип 49

Меллина интеграла вычисление 234, 238

формула 228 Мероморфная функция 136

Метод Винера — Хопфа 267, 278

Лапласа 252

наибыстрейшего спуска 252

перевала 259

Милна уравнение 283, 287 Мнимая единица 13

ось 14

часть комплексного числа 12 Многих переменных ряд степенной

300

— — Тейлора 302

— функция аналитическая 298

— — непрерывная 297 Многозначная функция 23 Множество значений независимой

переменной 21

— функции 23

Модуль комплексного числа 14 Морера теорема 55 Наибыстрейшего спуска метод 252

— направление 260 Необходимое и достаточное условие

аналитичности функции 33, 185

— — — сходимости последовательности 19

— — — — числового ряда 58 Непрерывность функции в

бесконечно удаленной точке 25

— — точке 25

— на множестве 25

Неравенства треугольника 15 Нули аналитической функции 74 Нуля аналитической функции

порядок 75 Область 21

замкнутая 22

неограниченная 22

ограниченная 22 Обратная функция 23

Обтекание кругового цилиндра 198

произвольного замкнутого контура 200

Обхода полной границы области положительное направление 42

Однолистная функция 23 Окрестность точки 18 Операционный метод для линейных

дифференциальных уравнений 241 Оригинал-функция 215 Основная теорема теории вычетов

125

Остаток ряда 57 Отображение конформное 36, 148

— в бесконечно удаленной точке 152

— второго рода 151

Отображения элементарных функций

90

Отражение зеркальное 27 Первообразная функция 45 Перевала

метод 259 Плоское потенциальное течение

жидкости 191

электростатическое поле 203 Плотность распределения заряда 207 Поверхность Римана 91 Показательная форма комплексного

числа 15 Поле бесконечного плоского

конденсатора 209 Полная комплексная плоскость 20, 26

Положительное направление обхода контура 41

— — полной границы области 42 Полюс 117 Порядок нуля аналитической

функции 75 Последовательность комплексных

чисел 17

неограниченно возрастающая 20

ограниченная 18

Постоянства растяжений свойство 36 Потенциал комплексный течения 192

— электростатического поля 204 Поток вектора скорости 193 Предел последовательности 18

функции 24

Предельное значение функции в бесконечно удаленной точке 25

Преобразование Лапласа 212

Фурье 268

—, аналитические свойства 271

— обратное 272

Хевисайда 215

Признак Вейерштрасса 60

— Даламбера 58

— Коши 58 Принцип максимума модуля 49

минимума модуля 51 Продолжение аналитическое 94 Производная функции комплексной

переменной 31 Производной изображение по

Лапласу 221

функции геометрический смысл

35

Равенство комплексных чисел 12 Равномерная сходимость ряда 58 Радиус сходимости 67 Разветвления точка 29, 101 Резольвента 269 Римана поверхность 91, 96

— бесконечнолистная 93

—, листы 93

теорема 160

Руше теорема 146 Ряд Лорана 111

Ряд равномерно сходящийся 59

степенной 66

Тейлора 70

функциональный 58

числовой 57

Свертки изображение по Лапласу 223 Свойства аналитических функций 33

изображения 218

интеграла по комплексной переменной 39

непрерывных функций 26

равномерно сходящихся рядов 61

элементарных функций 86 Свойство постоянства растяжении 36

сохранения углов 36

Сила воздействия потока на обтекаемое тело 201

Система решений фундаментальная

241 Сложение комплексных чисел 12

Смещения теорема 225

Сохоцкого — Вейерштрасса теорема

— особая 106

118

— — бесконечно удаленная 120

Сохранения углов свойство 36

— — изолированная 115

Среднего значения формула 49

— — устранимая 116

Степенная функция 103

— правильная 105

Степенные ряды 66

— разветвления 29

Стирлинга формула 250

— существенно особая 118

Сток 195

Точки критические течения 199

Сумма ряда функционального 59

— седловые поверхности 251

— — числового 57

Тригонометрическая форма

Существенно особая точка 118

комплексного числа 14

Существование производных всех

Тригонометрические функции 37, 79

порядков у аналитической

Трубка тока 192

функции 53

Уравнение Милна 283

Таблица изображений 226

Условия Коши — Римана 31

— свойства изображений 226

— существования изображения 212

Тейлора ряд 70

— — оригинала 231

— теорема 71

Факторизация 276, 279

Теорема Абеля 66

Формула вычисления вычета 125

— Вейерштрасса 62

— — коэффициентов степенного

— — вторая 64

ряда 68

— Гаусса 205

— Коши — Адамара 69

— единственности аналитических

— Меллина 228

функций 75

— среднего значения 49

— Жуковского 202

— Стирлинга 250

— запаздывания 219

— Чаплыгина 202

— Коши 41

— Эйлера 15, 87 Функции Бесселя

— —, вторая формулировка 42

240

— — для многосвязных областей 43

— геометрическая интерпретация 23

— Лиувилля 55

— гиперболические 81

— Морера 55

—, множество значений 23

— основная алгебры 147

— предел 24

— — теории вычетов 125

— производная 31

Теорема Рима на 160

— тригонометрические 37, 79

— Руше 146

Функция аналитическая в замкнутой

— смещения 225

области 106

—Сохоцкого—Вейерштрасса 118

— — в области 32

— Тейлора 71

— — многих комплексных

Точка бесконечно удаленная 20

переменных 84, 297

— вихревая течения 195

— — многозначная 96

— внешняя 21

— — полная 109

— внутренняя 21

— бесконечнолистная 92

— граничная 21

 

Функция гармоническая (связь с аналитической) 184

дробно-линейная 163

—, круговое свойство 165

единичная Хевисайда 216

Жуковского 173

источника задачи Дирихле 190

комплексной переменной 21, 23

логарифмическая 46, 88, 102

мероморфная 132

многозначная 23

обратная 23, 34

однолистная 23

степенная 103

целая 77

Фурье преобразование 268

— —, аналитические свойства 271

— — обратное 272 Хевисайда единичная функция 216

— преобразование 215 Целая функция 77

Циркуляция вектора скорости 193 Чаплыгина формула 202 Число нулей и полюсов

аналитической функции 145 Чисто мнимое число 13 Шварца — Кристоффеля интеграл

175

Эйлера формула 15, 87 Элемент полной аналитической

функции 110