复变函数|基础运算
复数运算
在高中,我们学习过复数的基础概念。形如 的被称为复数,其中 为实部, 为虚部,其计算方式如下:
复数加法和减法
复数的加减法运算遵循以下规则进行:
复数乘法
复数乘法遵循以下规则进行:
复数除法
复数除法遵循以下规则进行:
求实部 和虚部
对于一个复数 ,求实部和虚部:
例如,对于 ,则有如下解:
对于 ,有如下解:
求模、辐角、辐角主值
对于一个复数 ,求实部和虚部:
此时,其模 有以下解法:
将实部与虚部放到复平面中(实部 = x,虚部 = y),则辐角主值()和辐角()为:
NOTE部分教材对于辐角主值()和辐角()的定义可能相反(即将辐角主值定义为 ,将辐角定义为 。
在本教程中,我们以辐角主值为 的定义为准,并在符号前均附上中文名词以确保可读性。
对于计算辐角 ,有以下情况对应公式:
这一定义不依赖任何「特殊角记忆」,对所有复数都有效。
其中我们在高等数学一中学过,
求复数开方
若要求 (等价为 ),用以下公式:
将题目中的内容逐一代入即可。
代数式、三角式和指数式
对于代数式、三角式和指数式,其公式如下:
- 代数式:
- 三角式:
- 指数式:
其中,三者变量间的换算方式如下:
- (辐角主值)
通过以上转换公式,即可以完成代数式、三角式和指数式间的转换。
复数方程
复数方程和一般方程
一般方程转复数方程
对于一般方程 (),若要将其转化为复数形式,只需将以下两个式子代入到原方程中:
随后,化简为形如 的形式即可。
复数方程转直角坐标方程方程
面对「将 或 化为直角方程」类题,只需将以下两个式子代入原方程:
随后,将求出的实部代入回题中 ,求出 x = … 或 y = … 即为直角坐标方程。
复数方程和参数方程
参数方程转复数方程
对于形如 的参数方程,若要求其复数方程,仅需将该方程直接代入到 并进行化简即可。
复数方程化参数方程
对于一个形如 的方程,若要将其转化为参数方程,只需从原方程中分离出实部和虚部,并写成
例如,对于 ,将其展开可得到实部为 ,虚部为 ,则可得到参数方程:
映射的象
已知复数方程求象
已知某一复数方程 ,则其映射的象有
已知辐角主值范围求象
已知一复数的辐角主值为 ,求其在映射方程 下的象,只需遵循以下方法:
-
设 ,将其代入映射方程
-
用 表示 例如在这一例题的映射方程下,第一步代入得到 ,则这一步中
-
计算: 并将题中范围代入即可
已知 表示的方程,求象
已知某一方程,要求其在映射方程下的象。例如已知 ,求其在映射 下的象:
- 获得映射方程的反函数(,即将 化为 形式),并将 代入其中。
- 用式子右侧实部和虚部表示左侧 x, y。在此例题中,上一步代入得到 ,分母合理化后为 ,则有以下情况:
- 将第二步得到的 代回原方程,化简即可。