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MATLAB在复变函数中的应用

MATLAB在复变函数中的应用
MATLAB在复变函数中的应用

(完整版)复变函数知识点梳理解读

第一章:复数与复变函数 这一章主要是解释复数和复变函数的相关概念,大部分内容与实变函数近似,不难理解。 一、复数及其表示法 介绍复数和几种新的表示方法,其实就是把表示形式变来变去,方便和其他的数学知识联系起来。 二、复数的运算 高中知识,加减乘除,乘方开方等。主要是用新的表示方法来解释了运算的几何意义。 三、复数形式的代数方程和平面几何图形 就是把实数替换成复数,因为复数的性质,所以平面图形的方程式二元的。 四、复数域的几何模型——复球面 将复平面上的点,一一映射到球面上,意义是扩充了复数域和复平面,就是多了一个无穷远点,现在还不知道有什么意义,猜想应该是方便将微积分的思想用到复变函数上。 五、复变函数 不同于实变函数是一个或一组坐标对应一个坐标,复变函数是一组或多组坐标对应一组坐标,所以看起来好像是映射在另一个坐标系里。 六、复变函数的极限和连续性 与实变函数的极限、连续性相同。 第二章:解析函数

这一章主要介绍解析函数这个概念,将实变函数中导数、初等函数等概念移植到复变函数体系中。 一、解析函数的概念 介绍复变函数的导数,类似于实变二元函数的导数,求导法则与实变函数相同。 所谓的解析函数,就是函数处处可导换了个说法,而且只适用于复变函数。而复变函数可以解析的条件就是:μ对x与ν对y的偏微分相等且μ对y和ν对x的偏微分互为相反数,这就是柯西黎曼方程。二、解析函数和调和函数的关系 出现了新的概念:调和函数。就是对同一个未知数的二阶偏导数互为相反数的实变函数。而解析函数的实部函数和虚部函数都是调和函数。而满足柯西黎曼方程的两个调和函数可以组成一个解析函数,而这两个调和函数互为共轭调和函数。 三、初等函数 和实变函数中的初等函数形式一样,但是变量成为复数,所以有一些不同的性质。 第三章:复变函数的积分 这一章,主要是将实变函数的积分问题,在复变函数这个体系里进行了系统的转化,让复变函数有独立的积分体系。但是很多知识都和实变函数的知识是类似的。可以理解为实变函数积分问题的一个兄弟。 一、复积分的概念 复积分就是复变函数的积分,实质是两个实二型线积分。所以应该具有相应的实二型线积分的性质。复积分存在的充分条件是实部函数和虚部函数都连续。 二、柯西积分定理

MATLAB在复变函数与积分变换里的应用

MATLAB在复变函数与积分变换里的应用 目录 1复数的生成 (1) 2 复常数的运算 (1) 2.1—2.3 求复数的实部、虚部、模、幅角、共轭复数 (1) 2.4—2..8两个复数之间进行乘除法运算、幂运算、指数对数运算及方程求根 (2) 2..9MA TLAB极坐标绘图 (6) 3 泰勒级数的展开 (3) 4 留数计算和有理函数的部分分式展开 (4) 4.1 留数计算 (4) 4.2 有理函数的部分分式展开 (5) 5 Fourier变换及其逆变换 (6) 6 Laplace变换及其逆变换由拉普拉斯曲面图观察频域与复频域的关系 (7) 参考文献 (10)

复变函数与积分变换理论性较强,又是解决实际问题的强有力的工具. 本文利用MATLAB讨论了复变函数与积分变换中的复数运算、泰勒级数的展开、留数、有理函数展开、Fourier 变换、Laplace变换和图形绘制等几个问题.可以使用MATLAB来进行复变函数的各种运算,还可以使用matlab进行Taylor级数展开以及Laplace变换和Fourier变换。 1.复数的生成 复数的生成有两种形式。 a: z=a+b*i example1:>> z=2+3*i z = 2.0000 + 3.0000i b: z=r*exp(i*theta) example2: >> z=2*exp(i*30) z = 0.3085 - 1.9761i 2.复数的运算 2.1、复数的实部和虚部 复数的实部和虚部的提取可由函数real和imag实现。 调用形式 real(x)返回复数的实部 imag(x)返回复数的虚部 example3: >> z=4+5*i; >> real(z) ans = 4 >> imag(z) ans = 5

复变函数论文

复变函数在GIS上的运用与地位 一摘要 该论文主要研究复变函数在GIS专业上的作用和地位,通过复变函数发展简介和内容,我们认识到复变函数的发展史和学术地位,因为它运用广泛,作为当代大学生,我们应该明白它在学习中起到举足轻重的作用,从学习中的地位延伸到专业中的地位,从而了解他在GIS的运用,借助复变函数推出柯西—黎曼曲面,进而导出复球面的紧性,得出扩充复平面是紧的,得出结论,体会,心德和认识,最后对结论进行推导和运用。 二关键词 复变函数,地理信息系统,复平面,柯西—黎曼曲面 三正文 (一)复变函数的发展简况与内容 复变函数理论产生于十八世纪。1774年,欧拉在他的一篇论文中考虑了由复变函数的积分导出的两个方程。复变函数理论的全面发展是在十九世纪,就像微积分的直接扩展统治了十八世纪的数学那样,复变函数这个新的分支统治了十九世纪的数学。为复变函数理论的创建做了最早期工作的是欧拉、达朗贝尔,法国的拉普拉斯也随后研究过复变函数的积分,他们都是创建这门学科的先驱。后来为这门学科的发展作了大量奠基工作的要算是柯西、黎曼和德国数学家维尔斯特拉斯。复变函数理论不但在其他学科得到了广泛的应用,而且在数学领域的许多分支也都应用了它的理论。它已经深入到微分方程、积分方程、概率论和数论等学科,对它们的发展很有影响。 复变函数理论主要包括解析函数理论、黎曼曲面理论、几何函数论、留数理论、积分和级数、广义解析函数等方面的内容。复变函数理论中用几何方法来说明、解决问题的内容,一般叫做几何函数论,复变函数可以通过共形映象理论为它的性质提供几何说明。导数处处不是零的解析函数所实现的映像就都是共形映象,共形映像也叫做保角变换。共形映象在流体力学、空气动力学、弹性理论、静电场理论等方面都得到了广泛的应用。留数理论是复变函数论中一个重要的理论。留数也叫做残数,它的定义比较复杂。应用留数理论对于复变函数积分的计算比起线积分计算方便。计算实变函数定积分,可以化为复变函数沿闭回路曲线的积分后,再用留数基本定理化为被积分函数在闭合回路曲线内部孤立奇点上求留数的计算,当奇点是极点的时候,计算更加简洁。把单值解析函数的一些条件适当地改变和补充,以满足实际研究工作的需要,这种经过改变的解析函数叫做广义解析函数。广义解析函数所代表的几何图形的变化叫做拟保角变换。解析函数的一些基本性质,只要稍加改变后,同样适用于广义解析函数。广义解析函数的应用范围很广泛,不但应用在流体力学的研究方面,而且象薄壳理论这样的固体力学部门也在应用。

复变函数积分方法总结

复变函数积分方法总结
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复变函数积分方法总结
数学本就灵活多变,各类函数的排列组合会衍生多式多样的函数新
形势,同时也具有本来原函数的性质,也会有多类型的可积函数类型,
也就会有相应的积分函数求解方法。就复变函数:
z=x+iy i2=-1 ,x,y 分别称为 z 的实部和虚部,记作
x=Re(z),y=Im(z)。 arg z=θ? θ?称为主值 -π<θ?≤π ,
Arg=argz+2kπ 。利用直角坐标和极坐标的关系式 x=rcosθ ,
y=rsinθ,故 z= rcosθ+i rsinθ;利用欧拉公式 eiθ=cosθ+isinθ。
z=reiθ。
1.定义法求积分:
定义:设函数 w=f(z)定义在区域 D 内,C 为区域 D 内起点为 A 终点
为 B 的一条光滑的有向曲线,把曲线 C 任意分成 n 个弧段,设分点为
A=z0 ,z1,…,zk-1,zk,…,zn=B,在每个弧段 zk-1 zk(k=1,2…n)上任
取一点?k 并作和式 Sn=
(zk-zk-1)=
?zk 记?zk= zk-
zk-1,弧段 zk-1 zk 的长度 =
{?Sk}(k=1,2…,n),当
0 时,
不论对 c 的分发即?k 的取法如何,Sn 有唯一的极限,则称该极限值为
函数 f(z)沿曲线 C 的积分为:
=
?zk
设 C 负方向(即 B 到 A 的积分记作)
.当 C 为闭曲线时,f(z)
的积分记作
(C 圆周正方向为逆时针方向)
例题:计算积分
,其中 C 表示 a 到 b 的任一曲

复变函数与积分变换试题及答案(10)

复变函数与积分变换试题与答案 一、填空(每题2分) 1.z=i 的三角表示式是: 。指数表示式是 。 2.|z -1|=4在复平面上表示的曲线是一个 。 3.38的全部单根是: , , 。 4.函数在f (z )=|z |2在z 平面上是否解析 。 5.设C 是正向圆周|z |=1,积分?c z dz 2 = 。 6.函数2 2 1 )1()(z e z f -=的弧立奇点是 和 ,其中 是极点, 是本性奇点。 7.级数 +++++n z z z 21在|z |<1时的和函数是 。 8.分式线性映射具有 , , 。 二、判断题(每题2分,请在题后括号里打“√”或“×”)。 1.零的辐角是零。 ( ) 2.i <2i . ( ) 3.如果f (z )在z 0连续,那么)(0z f '存在。 ( ) 4.如果)(0z f '存在,那f (z )在z 0解析。 ( ) 5.z e e -=2 ( ) 6.解析函数的导函数仍为解析函数 ( ) 7.幂级数的和函数在其收敛圆内解析。 ( ) 8.孤立奇点的留数在该奇点为无穷远点时其值为1--β

9.单位脉冲函数)(t δ与常数1构成一个傅氏变换对。 ( ) 10.共形映射具有保角性和伸缩率的不变性。 ( ) 三、计算题(每题6分) 1.dz z z c ?3sin (其中C 为正向圆周|z|=1) 2.?=?? ? ??-++4||3211z dz z z (积分沿正向圆周进行) 3.dz z ze z z ?=-2||21 (积分沿正向圆周进行) 4.求函数) 2()(1 )(10-+= z i z z f 在无穷远点处的留数 四、求解题(每题6分) 1. 求函数22),(y x y x u -=的共扼调和函数),(y x v 和由它们构成的解析函数 )(z f ,使f (0)=0。 2. 求函数2 ) 1(1 )(z z z f -= 在1|1|0<-

实验一、复变函数与特殊函数图形的绘制

实验一、复变函数与特殊函数图形的绘制 一、复变函数图形的绘制 例题:编程绘制出复变函数31/31 ,的图形。 z z , z 解: %experiment1.m close all clear all m=30; r=(0:m)'/m; theta=pi*(-m:m)/m; z=r*exp(i*theta); w=z.^3; blue=0.2; x=real(z); y=imag(z); u=real(w); v=imag(w); v=v/max(max(abs(v))); %%函数值虚部归一化 M=max(max(u)); m=min(min(u)); axis([-1 1 -1 1 m M]) caxis([-1 1]) %%指定颜色值的范围 s=ones(size(z)); subplot(131) mesh(x,y,m*s,blue*s) %%画投影图 hold on surf(x,y,u,v) %%画表面图 xlabel('x') ylabel('y') zlabel('u') title('z^3') hold off colormap(hsv(64)) %%画色轴 w=z.^(1/3); x=real(z); y=imag(z); subplot(132) for k=0:2 rho=abs(w);

phi=angle(w)+k*2*pi/3; u=rho.*cos(phi); v=rho.*sin(phi); v=v/max(max(abs(v))); %%函数值虚部归一化 M=max(max(max(M,u))); m=min(min(min(m,u))); surf(x,y,u,v) %%画表面图 axis([-1 1 -1 1 m M]) hold on end s=ones(size(z)); mesh(x,y,m*s,blue*s) %%画投影图 xlabel('x') ylabel('y') zlabel('u') title('z^{1/3}') colormap(hsv(64)) %%画色轴 w=1./z; w(z==0)=NaN; x=real(z); y=imag(z); u=real(w); v=imag(w); v=v/max(max(abs(v))); %%函数值虚部归一化 M=max(max(max(M,u))); m=min(min(min(m,u))); subplot(133) surf(x,y,u,v) %%画表面图 hold on axis([-1 1 -1 1 m M]) s=ones(size(z)); mesh(x,y,m*s,blue*s) %%画投影图 xlabel('x') ylabel('y') zlabel('u') title('1/z') colormap(hsv(64)) %%画色轴

MATLAB绘图功能大全

Matlab绘图 强大的绘图功能是Matlab的特点之一,Matlab提供了一系列的绘图函数,用户不需要过多的考虑绘图的细节,只需要给出一些基本参数就能得到所需图形,这类函数称为高层绘图函数。此外,Matlab 还提供了直接对图形句柄进行操作的低层绘图操作。这类操作将图形的每个图形元素(如坐标轴、曲线、文字等)看做一个独立的对象,系统给每个对象分配一个句柄,可以通过句柄对该图形元素进行操作,而不影响其他部分。 本章介绍绘制二维和三维图形的高层绘图函数以及其他图形控制函数的使用方法,在此基础上,再介绍可以操作和控制各种图形对象的低层绘图操作。 一、二维绘图 二维图形是将平面坐标上的数据点连接起来的平面图形。可以采用不同的坐标系,如直角坐标、对数坐标、极坐标等。二维图形的绘制是其他绘图操作的基础。 (一)绘制二维曲线的基本函数 在Matlab中,最基本而且应用最为广泛的绘图函数为plot,利用它可以在二维平面上绘制出不同的曲线。 1.plot函数的基本用法

plot函数用于绘制二维平面上的线性坐标曲线图,要提供一组x 坐标和对应的y坐标,可以绘制分别以x和y为横、纵坐标的二维曲线。plot函数的应用格式 plot(x,y) 其中x,y为长度相同的向量,存储x坐标和y坐标。 例51 在[0 , 2pi]区间,绘制曲线 程序如下:在命令窗口中输入以下命令 >> x=0:pi/100:2*pi; >> y=2*exp(-0.5*x).*sin(2*pi*x); >> plot(x,y) 程序执行后,打开一个图形窗口,在其中绘制出如下曲线 注意:指数函数和正弦函数之间要用点乘运算,因为二者是向量。 例52 绘制曲线 这是以参数形式给出的曲线方程,只要给定参数向量,再分别求出x,y向量即可输出曲线: >> t=-pi:pi/100:pi; >> x=t.*cos(3*t); >> y=t.*sin(t).*sin(t); >> plot(x,y) 程序执行后,打开一个图形窗口,在其中绘制出如下曲线 以上提到plot函数的自变量x,y为长度相同的向量,这是最常见、最基本的用法。实际应用中还有一些变化。

Matlab在复变函数中应用解读

Matlab在复变函数中应用 数学实验(一) 华中科技大学数学系 二○○一年十月

MATLAB在复变函数中的应用 复变函数的运算是实变函数运算的一种延伸,但由于其自身的一些特殊的性质而显得不同,特别是当它引进了“留数”的概念,且在引入了Taylor级数展开Laplace 变换和Fourier变换之后而使其显得更为重要了。 使用MATLAB来进行复变函数的各种运算;介绍留数的概念及MAT–LAB的实现;介绍在复变函数中有重要应用的Taylor展开(Laurent展开Laplace变换和Fourier变换)。 1 复数和复矩阵的生成 在MATLAB中,复数单位为)1 j i,其值在工作空间中都显示为 =sq rt = (- 0+。 .1 i 0000 1.1 复数的生成 复数可由i z+ =。 a =语句生成,也可简写成bi a z* + b 另一种生成复数的语句是) exp(i theta r =,也可简写成) =, z* exp(theta * i r z* 其中theta为复数辐角的弧度值,r为复数的模。 1.2 创建复矩阵 创建复矩阵的方法有两种。 (1)如同一般的矩阵一样以前面介绍的几种方式输入矩阵 例如:)] i A* * i i = + 3[i * - + * , ), 23 5 33 6 exp( 2 3 , exp( 9 (2)可将实、虚矩阵分开创建,再写成和的形式 例如: )2,3( re=; rand im=; )2,3( rand

im i re com *+= ] 5466.07271.05681.02897.07027.05341.08385.03420.03704.03412.03093.06602.0[i i i i i i com ++++++= 注意 实、虚矩阵应大小相同。 2 复数的运算 1.复数的实部和虚部 复数的实部和虚部的提取可由函数real 和imag 实现。 调用形式 )(x real 返回复数x 的实部 )(x imag 返回复数x 的虚部 2.共轭复数 复数的共轭可由函数conj 实现。 调用形式 )(x conj 返回复数x 的共轭复数 3.复数的模和辐角 复数的模和辐角的求解由功能函数abs 和angle 实现。 调用形式 )(x abs 复数x 的模 )(x angle 复数x 的辐角 例:求下列复数的实部与虚部、共轭复数、模与辐角 (1) i 231 + (2)i i i --131 (3)i i i 2)52)(43(-+ (4)i i i +-2184 由MATLAB 输入如下:

复变函数实验课(一)

湖北民族学院理学院 2014年春季学期 数学与应用数学专业复变函数实验课 (一)计算部分 上课教师:汪海玲

Matlab中复变函数命令集 定义符号变量Syms 虚单位z=Sqrt(-1) 复数表示z=x+y*i 指数表示z=r*exp(i*a) 求实部Real(z) 求虚部Imag(z) 求共轭Conj(z) 求模Abs(z) 求幅角Angle(z) 三角函数z=sin(z) z=cos(z) 指数函数z=exp(z) 对数函数z=log(z) 幂函数z=z^a 解方程expr=‘方程式’; Solve(expr) 泰劳展开Taylor(e,z) 求留数[r,p,k]=residue(p,q) 傅立叶变换Fourier(e,z,w) 逆傅立叶变换Ifourier(e,w,z) 拉普拉斯变换Laplace(e,w,t) 逆拉普拉斯变换Ilaplace(e,t,x)

一复数的运算 1.复数的实部和虚部 复数的实部和虚部的提取可由函数real和imag实现。 调用形式 real返回复数x的实部 (x ) (x imag返回复数x的虚部 ) 2.共轭复数 复数的共轭可由函数conj实现。 调用形式 conj返回复数x的共轭复数 (x ) 3.复数的模和辐角 复数的模和辐角的求解由功能函数abs和angle实现。 调用形式 abs复数x的模 ) (x angle复数x的辐角 ) (x 上机操作:课本例题1.2、例题1.4、课后习题(一)1. 4.复数的乘除法 复数的乘除法运算由“/”和“ ”实现。 5.复数的平方根 复灵敏的平方根运算由函数sprt实现。 调用形式 ) sprt返回复数x的平方根值 (x 6.复数的幂运算 x^,结果返回复数x的n次幂。 复数的幂运算的形式为n 上机操作:课本例题1.8 7.复数的指数和对数运算 复数的指数和对数运算分别由函数exp和log实现。

复变函数总结

第一章 复数的运算与复平面上的拓扑 1.复数的定义 一对有序实数(x,y )构成复数z x iy =+,其中()()Re ,Im x z y z ==.21i =-, X 称为复数的实部,y 称为复数的虚部。 复数的表示方法 1) 模: z = 2)幅角:在0z ≠时,矢量与x 轴正向的夹角,记为()Arg z (多值函数);主值 ()arg z 是位于(,]ππ-中的幅角。 3)()arg z 与 arctan y x 之间的关系如下: 当0,x > arg arctan y z x =; 当0,arg arctan 0,0,arg arctan y y z x x y y z x ππ? ≥=+??

4)若 12 1122,i i z z e z z e θθ==, 则 () 121212i z z z z e θθ+=; ()121122 i z z e z z θθ-= 5.无穷远点得扩充与扩充复平面 复平面对内任一点z , 用直线将z 与N 相连, 与球面相交于P 点, 则球面上除N 点外的所有点和复平面上的所有点有一一对应的关系, 而N 点本身可代表无穷远点, 记作∞.这样的球面称作复球面 这样的球面称作复球面. 扩充复平面---引进一个“理想点”: 无穷远点 ∞ 复平面的开集与闭集 复平面中领域,内点,外点,边界点,聚点,闭集等概念 复数序列的极限和复数域的完备性 复数的极限,,柯西收敛定理,魏尔斯特拉斯定理,聚点定理等从实数域里的推广,可以结合实数域中的形式来理解。 第二章 复变量函数 1.复变量函数的定义 1)复变函数的反演变换(了解) 2)复变函数性质 反函数 有界性 周期性, 3)极限与连续性 极限: 连续性 2.复变量函数的形式偏导 1)复初等函数 ). ( ),( , , , , . z f w z w iv u w z G iy x z G =+=+=记作复变函数简称的函数是复变数那末称复变数之对应与就有一个或几个复数每一个复数中的对于集合按这个法则个确定的法则存在如果有一的集合是一个复数设. )( )(,)0(0 )( ,0 , , 0 )( 0000时的极限趋向于当为那末称有时使得当相应地必有一正数对于任意给定的存在如果有一确定的数内的去心邻域定义在设函数z z z f A A z f z z A z z z z f w ερδδεδερ<-≤<<-<><-<= . )( , )( . )( ),()(lim 000 内连续在我们说内处处连续在区域如果处连续在那末我们就说如果D z f D z f z z f z f z f z z =→

复变函数基本定义(2020年10月整理).pdf

定义 邻域-定义1.1点的邻域指: 聚点、内点、孤立点-定义1.2给定点集,及点。称为的聚点或极限点指:的任一邻域内都有的无穷多个点。若,但非的聚点,则称为的孤立点; 若,又非的聚点,则称为的外点。若有一邻域全含于内,则称为的内点。若的任一邻域内,同时有属于和不属于的点,则称为的边界点。边界点的全体称为的边界。记作。 开集、闭集-定义1.3若点集的每个聚点都属于,则称为闭集;若点集的点皆为内点,则称为开集。 有界性-定义1.4点集称为有界集,若使有。 区域-定义1.5非空开集称为区域,若是连通的,即:中任意两点可用全在中的折线连接。 闭域-定义1.6区域加上它的边界称为闭域,记为:。 约当曲线-定义1.7设是实变数的两个实函数,在闭区间上连续,则由方程 所决定的点集,称为复平面上的一条连续曲线。上式称为的参数方程分别称为的起点和终点。

单连通区域-定义1.8设为复平面上的区域,若在内无论怎样划简单闭曲线,其内部仍全含于,则称为单连通区域;非单连通区域称为多连通区域。 复变函数-定义1.9设为一复数集,若对内每一复数,有唯一确定的复数与之对应,则称在上确定了一个单值函数。若对内每一复数,有几个或无穷多个与之对应,则称在上确定了一个多值函数。 复变函数的极限-定义1.10设,为的聚点。若存在一复数,使,,只要,就有 则称沿于有极限,并记为。 连续函数-定义1.11设子点集上有定义,为的聚点,且。若 即对任给的,,只要,,就有 则称沿于连续。 复球面复平面加上点后称为扩充复平面,与它对应的就是整个球面,称为复球面。 无穷远点考虑平面上一个以原点为心的圆周,在球面上对应的也是一个圆周。当圆周的半径越大时,圆周就越趋北极。北极可以看成是与平面上的一个模为无穷大的假想点相对应,这个假想点称为无穷远点,并记为。 主要定理 约当定理-定理 1.1任一简单闭曲线将平面唯一地划分成三个点集且满足

MATLAB在复变函数与积分变换的应用

本科毕业论文 题目:MATLAB在复变函数与积分变换的应用学院:数学与计算机科学学院 班级:数学与应用数学2009级班 姓名: 指导教师:职称:副教授 完成日期:2013年05月10日

MATLAB在复变函数与积分变换的应用 摘要:复变函数与积分变换理论性较强,又是解决实际问题的强有力的工具.该课程已深入到数学的各个分支,如微分方程、积分方程、概率论和数论等多个学科.然而该课程的很多内容比较抽象,学起来比较枯燥且难学. 本文利用MATLAB讨论了复变函数与积分变换中的复数运算、泰勒级数的展开、留数、有理函数展开、Fourier变换、Laplace变换和复变函数图形绘制等几个问题.这样不仅提高和完善复变函数与积分变换方法的实用性,同时可以培养学习者运用MATLAB语言编程的能力,对学习者以后的专业课及工作中使用数学软件进行数据处理有很大帮助. 关键词:MATLAB; 复变函数; 积分变换

目录 1 引言 (1) 2 复常数的运算 (1) 2.1 求复数的实部、虚部、模、幅角、共轭复数 (1) 2.2 对于两个复常数之间进行乘法、除法运算及复方程求根 (2) 3 泰勒级数的展开 (3) 4 留数计算及积分计算和有理函数的部分分式展开 (4) 4.1 留数计算及积分计算 (4) 4.2 有理函数的部分分式展开 (5) 5 Fourier变换及其逆变换 (6) 6 Laplace换变换及其逆变换 (8) 7 复变函数图形绘制 (9) 参考文献 (10)

1 引言 复变函数与积分变换是电力工程、控制领域和通讯等理工科必备的重要课程,同时在解决实际问题中也有十分重要的作用.但是大多数人在学习这门课程时都会感觉内容抽象,学起来感觉枯燥且难学.如何应用现代高科技信息技术,让比较难理解的理论与繁杂枯燥的内容变得生动有趣,激发学习的兴趣,以及可以提高计算能力、实践能力就相当重要. 在国际学术界,MATLAB 已经被接受为一种准确、可靠的标准计算软件.用户可以直接在Command Window 内输入执行命令,或者可以建立一个M 文件,输入较大应用程序,编译完成后一起运行.现在常用的MATLAB 语言是基于最为流行的C++语言基础之上的,因此语法与C++语言有很大的相识,而且较C++语言更加简单,更符合研究人员对数学表达式的书写格式.使之更便利与非专业人员的使用.并且这种语言可拓展性极强,具有良好的可移植性,这也是在各个领域流行MATLAB 的重要原因. 本文把复变函数与积分变换的学习过程和MATLAB 结合起来,把复杂的计算交于计算机,目的是为了提高学生学习的兴趣与爱好同时也可以减轻学习的负担,缩短学习时间,大大提高了教学效果与质量. 2 复常数的运算 2.1 求复数的实部、虚部、模、幅角、共轭复数 在MATLAB 中的求解格式为: real(x) %回车x 的实部 imag(x) %回车x 的虚部 abs(x) %回车x 的模 angle(x) %回车x 的幅角 conj(x) %回车x 的共轭复数 例1 求下列复数的实部、虚部、模、幅角、共轭复数. (1) i 745+ (2) 5 23i e π (3) 57 37 ++i i 解:在编辑器中建立M 文件001.m 如下: format rat X=[5/4+7i,3*exp(2i*pi/5),i^7+i^(3/7)+5]

matlab复变函数画图形

matlab复变函数画图形 第四篇计算机仿真 第二十一章计算机仿真在复变函数中的应用 基于MATLAB语言的广泛应用,我们介绍的计算机仿真方法主要立足于对MATLAB 语言的仿真介绍,而其它的数学工具软件,MATHEMATIC,MATHCAD,MAPLE,的仿真方法是类似的, 本章将重点介绍使用MATLAB进行复数、复变函数的各类基本运算以及定理的 验证,并介绍仿真计算留数、积分的方法,以及复变函数中Taylor级数展 开,Laplace 变换和Fourier变换, 21.1 复数运算和复变函数的图形 21.1.1 复数的基本运算 1复数的生成 复数可由语句z=a+b*i 生成,也可简写成z=a+bi;另一种生成复数的语句是 z=r*exp(i*theta),其中theta是复数辐角的弧度值, r 是复数的模( 2复矩阵的生成 创建复矩阵有两种方法( (1)一般方法 例 21.1.1创建复矩阵的一般方法( 【解】仿真程序为 A=[3+5*I -2+3i i 5-i 9*exp(i*6) 23*exp(33i)] %运行后答案为A =3.0000+5.0000i -2.0000+3.0000i 0+1.0000i 5.0000-1.0000i 8.6415-2.5147i -0.3054+22.9980i ,说明: %后为注释语句,不需输入)

(2)可将实、虚矩阵分开创建,再写成和的形式 例 21.1.2 将实、虚部合并构成复矩阵 【解】仿真程序为 re=rand(3,2); im=rand(3,2); com=re+i*im %运行后答案为 com = 0.9501+0.4565i 0.4860+0.4447i 0.2311+0.0185i 0.8913+0.6154i 0.6068+0.8214i 0.7621+0.7919i 21.1.2 复数的运算 1 复数的实部和虚部 复数的实部和虚部的提取可由函数real和 imag 实现(调用形式如下: real(z) 返回复数 z 的实部; imag(z) 返回复数 z 的虚部. 2 共轭复数 复数的共轭可由函数conj实现(调用形式为:conj(z) 返回复数 z 的共轭复数. 3 复数的模与辐角 复数的模与辐角的求取由函数 abs 和angle实现(调用形式为: abs(z) 返回复数 z 的模; angle(z) 返回复数 z 的辐角. 例 21.1.1求下列复数的实部与虚部、共轭复数、模与辐角( 113i(34i)(25i),,,82132i,i4ii,,i1i,2i(1); (2); (3); (4)( 【解】 a=[1/(3+2i) 1/i-3i/(1-i) (3+4i)*(2-5i)/2i i^8-4*i^21+i] %a =0.2308 - 0.1538i 1.5000 - 2.5000i -3.5000 -13.0000i 1.0000 - 3.0000i

复变函数第六章留数理论及其应用知识点总结

第六章留数理论及其应用 §1.留数1.(定理柯西留数定理): 2.(定理):设a为f(z)的m阶极点, 其中在点a解析,,则 3.(推论):设a为f(z)的一阶极点, 则 4.(推论):设a为f(z)的二阶极点 则 5.本质奇点处的留数:可以利用洛朗展式 6.无穷远点的留数:

即,等于f(z)在点的洛朗展式中这一项系数的反号 7.(定理)如果函数f(z)在扩充z平面上只有有限个孤立奇点(包括无穷远点在内),设为,则f(z)在各点的留数总和为零。 注:虽然f(z)在有限可去奇点a处,必有,但是,如果点为f(z)的可去奇点(或解析点),则可以不为零。 8.计算留数的另一公式: §2.用留数定理计算实积分 一.→引入 注:注意偶函数 二.型积分 1.(引理大弧引理):上 则 2.(定理)设

为互质多项式,且符合条件: (1)n-m≥2; (2)Q(z)没有实零点 于是有 注:可记为 三.型积分 3.(引理若尔当引理):设函数g(z)沿半圆周 上连续,且 在上一致成立。则 4.(定理):设,其中P(z)及Q(z)为互质多项式,且符合条件:(1)Q的次数比P高; (2)Q无实数解; (3)m>0 则有 特别的,上式可拆分成:

及 四.计算积分路径上有奇点的积分 5.(引理小弧引理): 于上一致成立,则有 五.杂例 六.应用多值函数的积分 §3.辐角原理及其应用 即为:求解析函数零点个数 1.对数留数: 2.(引理):(1)设a为f(z)的n阶零点,则a必为函数的一阶极点,并且 (2)设b为f(z)的m阶极点,则b必为函数的一阶极点,并且 3.(定理对数留数定理):设C是一条周线,f(z)满足条件: (1)f(z)在C的内部是亚纯的;

复变函数积分方法总结

复变函数积分方法总结 [键入文档副标题] acer [选取日期]

复变函数积分方法总结 数学本就灵活多变,各类函数的排列组合会衍生多式多样的函数新形势,同时也具有本来原函数的性质,也会有多类型的可积函数类型,也就会有相应的积分函数求解方法。就复变函数: z=x+iy i2=-1 ,x,y分别称为z的实部和虚部,记作 x=Re(z),y=Im(z)。 arg z=θ?θ?称为主值 -π<θ?≤π, Arg=argz+2kπ。利用直角坐标和极坐标的关系式x=rcosθ,y=rsinθ,故z= rcosθ+i rsinθ;利用欧拉公式e iθ=cosθ+isinθ。z=re iθ。1.定义法求积分: 定义:设函数w=f(z)定义在区域D内,C为区域D内起点为A终点为B的一条光滑的有向曲线,把曲线C任意分成n个弧段,设分点为A=z0,z1,…,z k-1,z k,…,z n=B,在每个弧段z k-1 z k(k=1,2…n)上任取一点ξk并作和式S n=ξ(z k-z k-1)=ξ?z k记?z k= z k- z k-1, 弧段z k-1 z k的长度=,n),当0时,不论对c的分发即ξk的取法如何,S n有唯一的极限,则称该极限值为函数f(z) 沿曲线C的积分为: =ξ?z k 设C负方向(即B到A的积分记作).当C为闭曲线时,f(z)的积分记作 (C圆周正方向为逆时针方向) 例题:计算积分 ,其中C表示a到b的任一曲线。(1)解:当C为闭合曲线时,=0.

∵f(z)=1 S n=ξ(z k-z k-1)=b-a ∴ =b-a,即 =b-a. (2)当C为闭曲线时,=0. f(z)=2z;沿C连续,则积分存在,设ξk=z k-1,则 ∑1= ( )(z k-z k-1) 有可设ξk=z k,则 ∑2= ( )(z k-z k-1) 因为S n的极限存在,且应与∑1及∑2极限相等。所以 S n= (∑1+∑2)==b2-a2 ∴=b2-a2 1.2 定义衍生1:参数法: f(z)=u(x,y)+iv(x,y), z=x+iy带入得: = - vdy + i + udy 再设z(t)=x(t)+iy(t) (≤t≤) = 参数方程书写:z=z0+(z1-z0)t(0≤t≤1);z=z0+re iθ,(0≤θ≤2π) 例题1:积分路线是原点到3+i的直线段 解:参数方程 z=(3+i)t =′ =(3+i)3 =6+i 例题2:沿曲线y=x2计算( )

用matlab绘制的漂亮图形

用matlab绘制的漂亮图形 1.不同坐标系下的图形对比 theta=0:pi/20:4*pi; phi= theta.^2- theta; [t,p]=meshgrid(theta,phi); r=t.*p; subplot(1,2,1);mesh(t,p,r); ylabel('x');xlabel('y');zlabel('z'); [x,y,z]=sph2cart(t,p,r); subplot(1,2,2);mesh(x,y,z); ylabel('x');xlabel('y');zlabel('z'); 2.球曲面的法线 [x,y,z]=sphere; Surfnorm(x,y,z)

3. x=rand(100,1)*16-8; y=rand(100,1)*16-8; r=sqrt(x.^2+y.^2)+eps; z=sin(r)./r; xlin=linspace(min(x),max(x),33); ylin=linspace(min(y),max(y),33); [X,Y]= meshgrid(xlin,ylin); Z=griddata(x,y,z,X,Y); mesh(X,Y,Z); axis tight;hold on; ylabel('x');xlabel('y');zlabel('z'); plot3(x,y,z,’r’,’MarkerSize’,15)

x=rand(1000,1)*16-8; y=rand(1000,1)*16-8; r=sqrt(x.^2+y.^2)+eps; z=sin(r)./r; xlin=linspace(min(x),max(x),99); ylin=linspace(min(y),max(y),99); [X,Y]= meshgrid(xlin,ylin); Z=griddata(x,y,z,X,Y); mesh(X,Y,Z); axis tight;hold on; ylabel('x');xlabel('y');zlabel('z'); plot3(x,y,z,'r','MarkerSize',30);

MATLAB在复变函数中的应用

MATLAB 在复变函数中的应用 ( 姓名 12010245271 2010级2班) [摘要]复变函数中涉及许多复杂的数值计算问题,例如,对其手工求解较 为复杂,而MATLAB 语言正是处理非线性问题的很好工具,既能进行数值求解,又能绘制有关曲线,非常方便实用。另外,利用其可减少工作量,节约时间,加深理解,同样可以培养应用能力。 [关键词] 复数 matlab 语言 一、 问题的提出 MATLAB 是一种具有强大数值计算,分析和图形处理功能的科学计算语言,其应用领域极为广泛,而且使用方便、调试容易,代码少、效率高,有人称为第四代程序设计语结合起来。它提供了强大的科学运算、灵活的程序设计流程、高质量的图形可视化与界面设计、便捷的与其他程序和语言接口的功能。MATLAB 语言在各国高校与研究单位起着重大的作用.它是一种集数值计算、符号运算、可视化建模、仿真和图形处理等多种功能…… 二、 复数和复矩阵的生成 复数可由i b a z *+=语句生成,也可简写成bi a z +=。 另一种生成复数的语句是)exp(theta i r z **=,也可简写成 )exp(i theta r z *=,其中 theta 为复数辐角的弧度值,r 为复数的模。 1 创建复矩阵 创建复矩阵的方法。 如同一般的矩阵一样以前面介绍的几种方式输入矩阵 例如:)]33exp(23),6exp(9,32,53[i i i i A ***+-*+= 2 复数的运算 1.复数的实部和虚部 复数的实部和虚部的提取可由函数real 和imag 实现。 调用形式 )(x real 返回复数x 的实部 )(x imag 返回复数x 的虚部

复变函数积分方法总结

复变函数积分方法总结 经营教育 乐享 [选取日期] 复变函数积分方法总结 数学本就灵活多变,各类函数的排列组合会衍生多式多样的函数新形势,同时也具有本来原函数的性质,也会有多类型的可积函数类型,也就会有相应的积分函数求解方法。就复变函数: z=x+iy i2=-1 ,x,y分别称为z的实部和虚部,记作x=Re(z),y=Im(z)。arg z=θ? θ?称为主值-π<θ?≤π,Arg=argz+2kπ。利用直角坐标和极坐标的关系式x=rcosθ,y=rsinθ,故z= rcosθ+i rsinθ;利用欧拉公式 e iθ=cosθ+isinθ。z=re iθ。 1.定义法求积分: 定义:设函数w=f(z)定义在区域D内,C为区域D内起点为A终点为B 的一条光滑的有向曲线,把曲线C任意分成n个弧段,设分点为A=z0,z1,…,

z k-1,z k,…,z n=B,在每个弧段z k-1 z k(k=1,2…n)上任取一点?k并作和式S n=?(z k-z k-1)=??z k记?z k= z k- z k-1,弧段z k-1 z k的长度 ={?S k}(k=1,2…,n),当0时,不论对c的分发即?k的取法如何,S n 有唯一的极限,则称该极限值为函数f(z)沿曲线C的积分为: =??z k 设C负方向(即B到A的积分记作).当C为闭曲线时,f(z)的积分记作(C圆周正方向为逆时针方向) 例题:计算积分,其中C表示a到b的任一曲线。(1)解:当C为闭合曲线时,=0. ∵f(z)=1 S n=?(z k-z k-1)=b-a ∴=b-a,即=b-a. (2)当C为闭曲线时,=0. f(z)=2z;沿C连续,则积分存在,设?k=z k-1,则 ∑1= ()(z k-z k-1) 有可设?k=z k,则 ∑2= ()(z k-z k-1) 因为S n的极限存在,且应与∑1及∑2极限相等。所以 S n= (∑1+∑2)==b2-a2 ∴=b2-a2 1.2 定义衍生1:参数法: f(z)=u(x,y)+iv(x,y), z=x+iy带入得:

实验2matlab绘图操作

实验2 Matlab 绘图操作 实验目的: 掌握绘制二维图形的常用函数; 掌握绘制三维图形的常用函数; 掌握绘制图形的辅助操作。 实验内容: 设sin .cos x y x x ?? =+??+? ?23051,在x=0~2π区间取101点,绘制函数的曲线。 已知: y x =2 1,cos()y x =22,y y y =?312,完成下列操作: 在同一坐标系下用不同的颜色和线性绘制三条曲线; 以子图形式绘制三条曲线; 分别用条形图、阶梯图、杆图和填充图绘制三条曲线。 3. 已知:ln(x x e y x x ?+≤??=??+>??2 0102 ,在x -≤≤55区间绘制函数曲线。 4. 绘制极坐标曲线sin()a b n ρθ=+,并分析参数a 、b 、n 对曲线形状的影响。 5.在xy 平面内选择区域[][],,-?-8888 ,绘制函数z = 6. 用plot 函数绘制下面分段函数的曲线。 ,(),,x x f x x x x ?++>? ==??+-> x=(0:2*pi/100:2*pi);

>> y=+3*sin(x)/(1+x.^2))*cos(x); >> plot(x,y) 2.已知: y x =2 1,cos()y x =22,y y y =?312,完成下列操作: (1)在同一坐标系下用不同的颜色和线性绘制三条曲线; >> x= linspace(0, 2*pi, 101); >> y1=x.*x; >> y2=cos(2x); >> y3=y1.*y2; plot(x,y1,'r:',x,y2,'b',x,y3, 'ko') (2)以子图形式绘制三条曲线; >> subplot(2,2,1),plot(x,y1) subplot(2,2,2),plot(x,y2) subplot(2,2,3),plot(x,y3)

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