f
(
z
)
=
u
+
v
i
f
(
z
)
是
一
个
向
量
场
,
记
为
H
,
取
其
共
轭
H
‾
若
该
共
轭
向
量
场
满
足
C
−
R
方
程
(
无
散
无
旋
)
:
∂
u
∂
x
=
∂
v
∂
y
,
即
∇
⋅
H
‾
=
∂
u
∂
x
−
∂
v
∂
y
=
0
∂
v
∂
x
=
−
∂
u
∂
y
,
即
∇
×
H
‾
=
−
(
∂
u
∂
y
+
∂
v
∂
x
)
=
0
∂
u
∂
r
=
1
r
∂
v
∂
θ
,
∂
v
∂
r
=
−
1
r
∂
u
∂
θ
则
f
为
解
析
函
数
若
∇
2
u
=
0
,
∇
2
v
=
0
,
且
满
足
C
R
方
程
,
则
f
为
解
析
函
数
对
于
u
,
−
v
分
量
,
其
梯
度
的
散
度
为
零
,
也
就
是
无
极
值
,
就
是
调
和
f(z)=u+vi\\\ \\ f(z)是一个向量场,记为H,取其共轭\overline{H}\\\ \\ 若该共轭向量场满足C-R方程(无散无旋):\\\ \\ \frac{\partial u}{\partial x}= \frac{\partial v}{\partial y} ,即\nabla\cdot\overline{H}=\frac{\partial u}{\partial x}-\frac{\partial v}{\partial y}=0 \\\ \\ \frac{\partial v}{\partial x}= -\frac{\partial u}{\partial y},即\nabla\times\overline{H}=-(\frac{\partial u}{\partial y}+\frac{\partial v}{\partial x})=0 \\\ \\ \frac{\partial u}{\partial r}= \frac 1 r \frac{\partial v}{\partial \theta}\space, \space\frac{\partial v}{\partial r}= -\frac 1 r \frac{\partial u}{\partial \theta}\\\ \\ 则f为解析函数\\\ \\ 若\nabla^2u=0,\nabla^2v=0,且满足CR方程,则f为解析函数\\\ \\ 对于u,-v分量,其梯度的散度为零,也就是无极值,就是调和
f(z)=u+vif(z)是一个向量场,记为H,取其共轭H若该共轭向量场满足C−R方程(无散无旋):∂x∂u=∂y∂v,即∇⋅H=∂x∂u−∂y∂v=0∂x∂v=−∂y∂u,即∇×H=−(∂y∂u+∂x∂v)=0∂r∂u=r1∂θ∂v,∂r∂v=−r1∂θ∂u则f为解析函数若∇2u=0,∇2v=0,且满足CR方程,则f为解析函数对于u,−v分量,其梯度的散度为零,也就是无极值,就是调和
常
数
,
P
n
(
z
)
,
P
n
(
z
)
P
m
(
z
)
解
析
常数,P_n(z),\frac{P_n(z)}{P_m(z)} 解析
常数,Pn(z),Pm(z)Pn(z)解析
指
数
函
数
:
e
z
=
e
x
(
cos
y
+
i
sin
y
)
,
单
叶
,
有
反
函
数
对
数
函
数
:
L
n
(
z
)
=
l
n
∣
z
∣
+
i
A
r
g
z
,
L
n
k
(
z
)
=
l
n
∣
z
∣
+
i
(
a
r
g
z
+
2
k
π
)
l
n
z
=
l
n
∣
z
∣
+
i
a
r
g
z
,
l
n
k
z
=
l
n
z
+
i
⋅
2
k
π
三
角
函
数
:
sin
z
=
e
i
z
−
e
−
i
z
2
i
,
cos
z
=
e
i
z
+
e
−
i
z
2
双
曲
函
数
:
sinh
z
=
e
z
−
e
−
z
2
,
cosh
z
=
e
z
+
e
−
z
2
cosh
2
z
−
sinh
2
z
=
1
,
(
sinh
z
)
′
=
cosh
z
,
(
cosh
z
)
′
=
sinh
z
sinh
(
z
1
+
z
2
)
=
sinh
z
1
cosh
z
2
+
cosh
z
1
sinh
z
2
sinh
(
z
1
+
z
2
)
=
cosh
z
1
cosh
z
2
+
sinh
z
1
sinh
z
2
幂
函
数
:
w
=
e
a
L
n
(
z
)
反
三
角
函
数
:
arctan
z
=
1
2
i
L
n
(
1
+
i
z
1
−
i
z
)
arcsin
z
=
−
i
L
n
(
i
z
+
1
−
z
2
)
arccos
z
=
−
i
L
n
(
i
z
+
i
1
−
z
2
)
指数函数:e^z=e^x(\cos y+i\sin y),单叶,有反函数\\\ \\ 对数函数:Ln(z)=ln|z|+i Argz,Ln_k(z)=ln|z|+i(argz+2k\pi)\\\ \\ lnz=ln|z|+iargz,ln_kz=lnz+i\cdot 2k\pi\\\ \\ 三角函数:\sin z=\frac{e^{iz}-e^{-iz}}{2i}, \cos z=\frac{e^{iz}+e^{-iz}}{2}\\\ \\ 双曲函数:\sinh z=\frac{e^{z}-e^{-z}}{2}, \cosh z=\frac{e^{z}+e^{-z}}{2}\\\ \\ \cosh^2z-\sinh^2z=1,(\sinh z)'=\cosh z,(\cosh z)'=\sinh z\\\ \\ \sinh(z_1+z_2)=\sinh z_1\cosh z_2+\cosh z_1 \sinh z_2\\\ \\ \sinh(z_1+z_2)=\cosh z_1\cosh z_2+\sinh z_1 \sinh z_2\\\ \\ 幂函数:w=e^{aLn(z)}\\\ \\ 反三角函数:\\\ \\ \arctan z=\frac{1}{2i}Ln(\frac{1+iz}{1-iz})\\\ \\ \arcsin z=-iLn(iz+\sqrt{1-z^2})\\\ \\ \arccos z=-iLn(iz+i\sqrt{1-z^2})\\\ \\
指数函数:ez=ex(cosy+isiny),单叶,有反函数对数函数:Ln(z)=ln∣z∣+iArgz,Lnk(z)=ln∣z∣+i(argz+2kπ)lnz=ln∣z∣+iargz,lnkz=lnz+i⋅2kπ三角函数:sinz=2ieiz−e−iz,cosz=2eiz+e−iz双曲函数:sinhz=2ez−e−z,coshz=2ez+e−zcosh2z−sinh2z=1,(sinhz)′=coshz,(coshz)′=sinhzsinh(z1+z2)=sinhz1coshz2+coshz1sinhz2sinh(z1+z2)=coshz1coshz2+sinhz1sinhz2幂函数:w=eaLn(z)反三角函数:arctanz=2i1Ln(1−iz1+iz)arcsinz=−iLn(iz+1−z2)arccosz=−iLn(iz+i1−z2)
∫
c
f
(
z
)
d
z
=
∫
c
u
d
x
−
v
d
y
+
i
∫
c
v
d
x
+
u
d
y
=
∫
α
β
f
[
z
(
t
)
]
z
′
(
t
)
d
t
\int_cf(z)dz=\int_c udx-vdy+i\int_cvdx+udy=\int_\alpha^\beta f[z(t)]z'(t)dt
∫cf(z)dz=∫cudx−vdy+i∫cvdx+udy=∫αβf[z(t)]z′(t)dt
∫
∣
z
−
z
0
∣
=
ρ
d
z
(
z
−
z
0
)
n
=
{
2
π
i
,
n
=
1
0
,
o
t
h
e
r
w
i
s
e
\int_{|z-z_0|=\rho} \frac{dz}{(z-z_0)^n}=\begin{cases} 2\pi i, & n=1\\ 0, & otherwise \end{cases}
∫∣z−z0∣=ρ(z−z0)ndz={2πi,0,n=1otherwise
f
(
z
)
在
D
内
连
续
{
∫
c
f
(
z
)
d
z
在
D
内
与
路
径
无
关
(
无
旋
、
保
守
)
∮
c
f
(
z
)
d
z
=
0
有
F
(
z
)
,
使
得
f
(
z
)
=
F
′
(
z
)
∫
c
f
(
z
)
d
z
=
F
(
z
2
)
−
F
(
z
1
)
,
F
为
矢
量
场
f
的
势
场
f(z)在D内连续\left \{ \begin{array}{c} \int_cf(z)dz在D内与路径无关(无旋、保守) \\ \oint_cf(z)dz=0 \\ 有F(z),使得f(z)=F'(z) \end{array} \right. \\\ \\ \int_cf(z)dz=F(z_2)-F(z_1),F为矢量场f的势场
f(z)在D内连续⎩⎨⎧∫cf(z)dz在D内与路径无关(无旋、保守)∮cf(z)dz=0有F(z),使得f(z)=F′(z)∫cf(z)dz=F(z2)−F(z1),F为矢量场f的势场
#几个高斯的公式(其实都是留数法)
G
a
u
s
s
积
分
定
理
:
{
∫
∂
D
f
(
z
)
d
z
=
0
∂
D
为
D
的
正
向
边
界
∮
c
f
(
z
)
d
z
=
0
c
∈
D
G
a
u
s
s
积
分
公
式
:
f
(
z
0
)
=
1
2
π
i
∫
∂
D
f
(
z
)
z
−
z
0
d
z
f
(
z
0
)
=
1
2
π
∫
0
2
π
f
(
z
0
+
R
e
i
θ
)
d
θ
G
a
u
s
s
高
阶
导
数
公
式
:
f
(
n
)
(
z
0
)
=
n
!
2
π
i
∫
∂
D
f
(
z
)
(
z
−
z
0
)
n
+
1
d
z
Gauss积分定理:\\\ \\ \left \{ \begin{array}{c} \int_{\partial D}f(z)dz=0 & \partial D 为D的正向边界 \\ \oint_cf(z)dz=0 & c \in D \end{array} \right.\\\ \\ Gauss积分公式:\\\ \\ f(z_0)=\frac 1 {2\pi i}\int_{\partial D}\frac{f(z)}{z-z_0}dz\\\ \\ f(z_0)=\frac 1 {2 \pi} \int_0^{2\pi}f(z_0+Re^{i\theta})d\theta\\\ \\ Gauss高阶导数公式:\\\ \\ f^{(n)}(z_0)=\frac {n!} {2\pi i}\int_{\partial D}\frac{f(z)}{(z-z_0)^{n+1}}dz\\\ \\
Gauss积分定理:{∫∂Df(z)dz=0∮cf(z)dz=0∂D为D的正向边界c∈DGauss积分公式:f(z0)=2πi1∫∂Dz−z0f(z)dzf(z0)=2π1∫02πf(z0+Reiθ)dθGauss高阶导数公式:f(n)(z0)=2πin!∫∂D(z−z0)n+1f(z)dz
#留数法
f
(
z
)
在
D
内
除
了
有
限
个
奇
点
外
处
处
解
析
,
c
是
D
内
包
围
若
干
奇
点
的
无
交
叉
正
向
闭
曲
线
,
则
有
∫
c
f
(
z
)
d
z
=
2
π
i
∑
k
=
1
n
R
e
s
[
f
(
z
)
,
z
k
]
计
算
规
则
:
1.
如
果
z
0
为
f
(
z
)
的
一
级
极
点
,
那
么
R
e
s
[
f
(
z
)
,
z
0
]
=
lim
z
→
z
0
(
z
−
z
0
)
f
(
z
)
2.
如
果
z
0
为
f
(
z
)
的
m
级
极
点
,
那
么
R
e
s
[
f
(
z
)
,
z
0
]
=
1
(
m
−
1
)
!
lim
z
→
z
0
d
m
−
1
d
z
m
−
1
(
(
z
−
z
0
)
m
f
(
z
)
)
3.
设
f
(
z
)
=
P
(
z
)
Q
(
z
)
,
P
(
z
)
、
Q
(
z
)
在
z
0
都
解
析
,
如
果
P
(
z
0
)
≠
0
,
Q
(
z
0
)
=
0
,
Q
′
(
z
0
)
≠
0
,
z
0
为
f
(
z
)
的
一
级
极
点
R
e
s
[
f
(
z
)
,
z
0
]
=
P
(
z
0
)
Q
′
(
z
0
)
4.
如
果
f
(
z
)
在
扩
充
复
平
面
内
有
有
限
个
孤
立
奇
点
,
那
么
f
(
z
)
在
所
有
奇
点
(
包
括
无
穷
远
点
)
的
留
数
和
为
0
f(z)在D内除了有限个奇点外处处解析,c是D内包围若干奇点的无交叉正向闭曲线,则有\\\ \\ \int_cf(z)dz=2\pi i\sum_{k=1}^n Res[f(z), z_k]\\\ \\ 计算规则:\\\ \\ 1.如果z_0为f(z)的一级极点,那么Res[f(z), z_0]=\lim_{z\to z_0}(z-z_0)f(z)\\\ \\ 2.如果z_0为f(z)的m级极点,那么\\\ \\ Res[f(z), z_0]=\frac{1}{(m-1)!}\lim_{z\to z_0}\frac{d^{m-1}}{dz^{m-1}}((z-z_0)^mf(z))\\\ \\ 3.设f(z)=\frac{P(z)}{Q(z)},P(z)、Q(z)在z_0都解析,\\\ \\如果P(z_0)\ne 0,Q(z_0)=0,Q'(z_0)\ne0,z_0为f(z) 的一级极点\\\ \\ Res[f(z), z_0]=\frac{P(z_0)}{Q'(z_0)}\\\ \\ 4.如果f(z)在扩充复平面内有有限个孤立奇点,\\\ \\那么f(z)在所有奇点(包括无穷远点)的留数和为0
f(z)在D内除了有限个奇点外处处解析,c是D内包围若干奇点的无交叉正向闭曲线,则有∫cf(z)dz=2πik=1∑nRes[f(z),zk]计算规则:1.如果z0为f(z)的一级极点,那么Res[f(z),z0]=z→z0lim(z−z0)f(z)2.如果z0为f(z)的m级极点,那么Res[f(z),z0]=(m−1)!1z→z0limdzm−1dm−1((z−z0)mf(z))3.设f(z)=Q(z)P(z),P(z)、Q(z)在z0都解析,如果P(z0)=0,Q(z0)=0,Q′(z0)=0,z0为f(z)的一级极点Res[f(z),z0]=Q′(z0)P(z0)4.如果f(z)在扩充复平面内有有限个孤立奇点,那么f(z)在所有奇点(包括无穷远点)的留数和为0
#一些公式
1
z
2
+
1
=
1
2
i
(
1
z
−
i
−
1
z
+
i
)
(
z
2
+
1
)
2
=
(
z
+
i
)
2
(
z
−
i
)
2
a
+
b
i
=
i
(
b
−
a
i
)
cos
,
sin
都
只
有
单
零
点
cosh
z
=
cos
i
z
;
sinh
z
=
1
i
sin
i
z
cos
2
θ
=
1
2
(
z
2
+
1
z
2
)
cos
(
n
π
)
=
(
−
1
)
n
;
sin
(
n
π
+
π
2
)
=
(
−
1
)
n
cos
(
n
)
x
=
cos
(
x
+
n
π
2
)
;
sin
(
n
)
x
=
sin
(
x
+
n
π
2
)
cos
(
π
2
+
x
)
=
−
sin
x
唯
一
负
号
\frac{1}{z^2+1}=\frac 1 {2i}(\frac{1}{z-i}-\frac{1}{z+i})\\\ \\ (z^2+1)^2=(z+i)^2(z-i)^2\\\ \\ a+bi=i(b-ai)\\\ \\ \cos, \sin都只有单零点\\\ \\ \cosh z=\cos iz;\sinh z=\frac 1 i \sin iz\\\ \\ \cos 2\theta=\frac 1 2 (z^2+\frac 1 {z^2})\\\ \\ \cos (n\pi)=(-1)^n;\sin (n\pi+\frac \pi 2)=(-1)^n\\\ \\ \cos^{(n)} x=\cos(x+\frac{n\pi}{2});\sin^{(n)} x=\sin(x+\frac{n\pi}{2})\\\ \\ \cos(\frac \pi 2+x)=-\sin x唯一负号
z2+11=2i1(z−i1−z+i1)(z2+1)2=(z+i)2(z−i)2a+bi=i(b−ai)cos,sin都只有单零点coshz=cosiz;sinhz=i1sinizcos2θ=21(z2+z21)cos(nπ)=(−1)n;sin(nπ+2π)=(−1)ncos(n)x=cos(x+2nπ);sin(n)x=sin(x+2nπ)cos(2π+x)=−sinx唯一负号
#一些积分
1.
对
于
:
∫
0
2
π
R
(
cos
θ
,
sin
θ
)
d
θ
,
cos
θ
=
z
2
+
1
2
z
,
sin
θ
=
z
2
−
1
2
i
z
,
d
z
=
i
z
d
θ
1.对于:\int_0^{2\pi}R(\cos\theta,\sin\theta)d\theta,\\\cos\theta=\frac{z^2+1}{2z},\sin\theta=\frac{z^2-1}{2iz},dz=izd\theta\\\ \\
1.对于:∫02πR(cosθ,sinθ)dθ,cosθ=2zz2+1,sinθ=2izz2−1,dz=izdθ
2.
对
于
:
∫
−
∞
+
∞
P
(
z
)
Q
(
z
)
d
x
,
Q
无
实
零
点
,
Q
比
P
高
至
少
两
次
,
则
∫
−
∞
+
∞
P
(
z
)
Q
(
z
)
d
x
=
2
π
i
∑
上
半
平
面
内
奇
点
R
e
s
[
f
(
z
)
,
z
k
]
2.对于:\int_{-\infty}^{+\infty}\frac{P(z)}{Q(z)}dx,\\Q无实零点,Q比P高至少两次,则\\\ \\ \int_{-\infty}^{+\infty}\frac{P(z)}{Q(z)}dx=2\pi i\sum_{上半平面内奇点} Res[f(z), z_k]\\\ \\
2.对于:∫−∞+∞Q(z)P(z)dx,Q无实零点,Q比P高至少两次,则∫−∞+∞Q(z)P(z)dx=2πi上半平面内奇点∑Res[f(z),zk]
3.
对
于
:
∫
−
∞
+
∞
P
(
z
)
Q
(
z
)
e
i
a
x
d
x
,
a
非
0
,
Q
无
实
零
点
,
Q
比
P
至
少
高
一
次
∫
−
∞
+
∞
P
(
z
)
Q
(
z
)
e
i
a
x
d
x
=
{
2
π
i
∑
上
半
平
面
内
奇
点
R
e
s
[
f
(
z
)
,
z
k
]
a
>
0
(
∫
−
∞
+
∞
P
(
z
)
Q
(
z
)
e
i
∣
a
∣
x
d
x
)
‾
a
<
0
3.对于:\int_{-\infty}^{+\infty}\frac{P(z)}{Q(z)}e^{iax}dx,\\ a非0,Q无实零点,Q比P至少高一次\\\ \\ \int_{-\infty}^{+\infty}\frac{P(z)}{Q(z)}e^{iax}dx= \begin{cases} 2\pi i\sum_{上半平面内奇点} Res[f(z), z_k] & a>0\\\ \\ \overline{(\int_{-\infty}^{+\infty}\frac{P(z)}{Q(z)}e^{i|a|x}dx)}&a<0 \end{cases}
3.对于:∫−∞+∞Q(z)P(z)eiaxdx,a非0,Q无实零点,Q比P至少高一次∫−∞+∞Q(z)P(z)eiaxdx=⎩⎪⎨⎪⎧2πi∑上半平面内奇点Res[f(z),zk](∫−∞+∞Q(z)P(z)ei∣a∣xdx)a>0a<0
E
u
l
e
r
−
P
o
i
s
s
o
n
积
分
:
∫
0
+
∞
e
−
x
2
d
x
=
π
2
L
a
p
l
a
c
e
积
分
:
∫
0
+
∞
cos
a
x
1
+
x
2
d
x
(
a
>
0
)
=
π
2
e
−
a
D
i
r
i
c
h
l
e
t
积
分
:
∫
0
+
∞
sin
x
x
d
x
=
π
2
P
o
i
s
s
o
n
积
分
:
∫
0
+
∞
e
−
x
2
cos
(
2
b
x
)
d
x
=
π
2
e
−
b
2
F
r
e
s
n
e
l
积
分
:
∫
0
+
∞
cos
(
x
2
)
d
x
=
∫
0
+
∞
sin
(
x
2
)
d
x
=
2
π
4
Euler-Poisson积分: \int_0^{+\infty}e^{-x^2}dx=\frac{\sqrt{\pi}} 2\\\ \\ Laplace积分:\int_0^{+\infty}\frac{\cos ax}{1+x^2}dx(a>0)=\frac \pi 2 e^{-a}\\\ \\ Dirichlet积分:\int_0^{+\infty}\frac{\sin x} xdx=\frac \pi 2\\\ \\ Poisson积分:\int_0^{+\infty}e^{-x^2}\cos( 2bx) dx=\frac{\sqrt{\pi}} 2e^{-b^2}\\\ \\ Fresnel积分:\int_0^{+\infty}\cos(x^2)dx=\int_0^{+\infty}\sin(x^2)dx=\frac{\sqrt{2\pi}} 4
Euler−Poisson积分:∫0+∞e−x2dx=2πLaplace积分:∫0+∞1+x2cosaxdx(a>0)=2πe−aDirichlet积分:∫0+∞xsinxdx=2πPoisson积分:∫0+∞e−x2cos(2bx)dx=2πe−b2Fresnel积分:∫0+∞cos(x2)dx=∫0+∞sin(x2)dx=42π