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