复变函数与积分变换辅导资料三
主 题:第一章 复数与复变函数1—3节
学习时间:2012年10月15日-10月21日
内 容:
这周我们将学习第一章复数与复变函数1—3节。在引进复数时,我们着重指出它们与实数类似的地方。复数在加、减、乘、除运算中和实数一样服从同样的代数运算法则,在描述几何和物理状态中它们有类似的作用。自变量为复数的函数就是复变函数,它是本课程的研究对象。本章着重描述复数的概念和基本运算。本周的学习要求及需要掌握的重点内容如下:
1、深刻理解复数的概念
2、非常熟练地掌握复数各种表示方法及其运算
基本概念:复数、复平面
知识点
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:复数
第一节、复数及其代数运算
(要求达到“领会”层次)
一、复数的概念
定义1:设
为复数,其中
,
是虚数单位;通常记为
,
和
分别称为
的实部和虚部,分别记作
。
当
时,那么
就是一个实数;当
,则
称为纯虚数;当
,那么
称为虚数。
(1)复数
和
相等是指它们的实部与虚部分别相等,记作
。
(2)加法:
减法:
乘法:
除法:
定义2:设复数
,则称
为复数
的共轭复数,记作
。
定义3:如果复数
,则称
为复数
的模,记作
二、复数的运算法则
1、交换律:
2、结合率:
;
3、分配律:
三、复数的共轭运算
1、
,必须且只需
为实数 2、
3、
4、
5、
第二节、复数的几何表示
(要求达到“简单应用”层次)
一、复数的点表示
复数
对应有序实数对
,另一方面,在平面直角坐标系中点
也对应有序实数对
,因此复数
可用点
来表示。复数
与点
同义。
二、复数的向量表示
复数
等同于平面中的向量
,所以,复数
可用向量
来表示。
三、复数的极坐标表示
设
的复数,复数
的模为
,
是复数
的任意一个幅角,则
上式右端又称为复数
的三角表示。
注:一个复数的三角表示不是唯一的。
典型例题:
例1、写出复数
的三角表示
解:因为
,
所以
也可以表示为
例2、设
,求复数
的三角表示
解:因为
所以
四、复数的指数表示
由欧拉
公式
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,可得复数
的指数表示
。
典型例题:
计算题:将复数
化为指数式
解:因
,所以
即为所求。
五、复球面
扩充复平面的一个几何模型就是复球面。
第三节、复数的乘幂与方根
(要求达到“简单应用”层次)
一、复数的乘积与商
定理1 两个复数乘积的模等于它们的模的乘积;幅角等于它们的幅角的和。
典型例题:
计算题:正方形的四个顶点按逆时针方向依次为A,B,C,O(见下图)。已知点B对应的复数
,求点A与C对应的复数。
解:设点A与C对应的复数为
,则
定理2 两个复数的商的模等于它们的模的商;幅角等于被除数与除数的幅角之差。
典型例题:
计算题:设
试求复数
的三角式
解:由所给复数
化简得
于是得到复数
的三角式为
二、复数的乘方与开方
1、复数的乘方
设复数
,则对正整数n,
典型例题:
计算题:设
,求实数
与
。
解:由于
得
所以
根据复数相等的条件得
2、复数的开方
开方是乘方的逆运算,设
,则称复数
为复数
的n次方根。记作
。
令
,
于是就有
由此推出
故得
典型例题:
计算题:求
的所有值
解:由于
,所以有
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