版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领
文档简介
§3
初等函数
1.
指数函数
2.
三角函数和双曲函数
3.
对数函数
4.
乘幂与幂函数
5.
反三角函数与反双曲函数1.
指数函数=
e
x
ezArge
z
=
y
+
2kp它与实变指数函数有类似的性质:(1)"
z
ez
„
0(事实上,
ez
=
e
x
„
0)(2)当z为实数
x时,
f
(
z)
=
e
z
=
e
x(
y
=
0)(3)
f
(
z
)
=
e
z
在复平面上处处解析且
(e
z
)'
=
e
z(见§2的例1(2))定义对z
=x
+iy,定义复变数z的指数函数如下:f
(z)
=
e
z
=
e
x
+iy
=
e
x
(cos
y
+
i
sin
y)
(1)1
21
22121
2
12211z
+zx
+
xx1
+
x2x
x=
e
[cos(
y1
+
y2
)
+
i
sin(
y1
+
y2
)]
=
e=右边+
i(sin
y1
cos
y2
+cos
y1
sin
y2
)]-
sin
y
sin
y=
e
[cos
y
cos
y+
i
sin
y
)+
i
sin
y
)
e
(cos
y=
e
(cos
y事实上,设zj
=
x
j
+
iy
j
(
j
=
1,2)左边=ez1
ez2=
ez1
+z2(4)加法定理:
ez1
ez2由加法定理可推得f
(z)=e
z的周期性:f
(
z
+
T
)
=
f
(
z
),T
=
2
kpi
,
k
˛
Zk为"整数.=
f
(
z
)\
T
=
2kpi=
e
z(cos
2kp
+
i
sin
2kp
)
=
e
z=
e
ze
2
kpi事实上,f
(z
+2kpi
)=e
z
+2
kpiez\e-z
=
1
这个性质是实变指数函数所没有的。又eze-z
=
ex-x
(cos(y
-
y)
+
i
sin(
y
-
y))
=
e0
1
=
12ez2ez1z1
-z
=
eex
(cos
y
+i
sin
y),\没有幂的意义(2)特别当z的实部x
=
0时,就得Euler公式:
e
yi
=
cos
y
+
i
sin
y
(1)ez仅仅是个符号,它的定义为22i"
y
˛
R
(2)cos
y
=sin
y
=eiy
+
e-iyeiy
-
e-iyeiy
=
cos
y
+
i
sin
ye-iy
=
cos
y
-
i
sin
y从而得到:当x
=0时,由指数函数的定义:2.
三角函数和双曲函数推广到复变数情形--称为z的正弦与余弦函数e
zi
+
e-
zie
zi
-
e-
zi(3)2i
2sin
z
=
cos
z
=定义22
2=
=
cos
z)=eiz
+
e-iz(cos(z
+
2p
)
=3)在z平面上处处解析的
,
且(sin
z
)'
=
cos
z
(cos
z
)'
=
-
sin
z(事实上,
(sin
z)'
=
1
(eiz
-
e-iz
)'
=
1
(eiz
+
e-iz
)
=
cos
z)2i
2正弦与余弦函数的性质当z为实数时,显然这与(2)式完全一致sin
z及cos
z是T
=
2p周期函数ei
(
z
+2p
)
+
e-i
(
z+2p
)
eize2pi
+
e-ize-2pi4)sin
z是奇函数,cos
z是偶函数.2i(sin(
-z)
=
=
-
sin
z;e-iz
-
eize
iz=
cos
z
+
i
sin
z同理cos(-z)=cos
z)5)
由(3)式,Euler
公式对一切z成立(6)
由正弦和余弦函数定义及指数函数的加法定理可推知一些三角公式221
112
1
2+
cos
z
=
1sin
z+
cos
z
sin
zsin(
z
+
z
)
=
sin
z
cos
zcos(
z1
+
z
2
)
=
cos
z1
cos
z
2
-
sin
z1
sin
z
2sin(
x
+
iy)
=
sin
x
cos
iy
+
cos
x
sin
iycos(
x
+
iy)
=
cos
x
cos
iy
-
sin
x
sin
iy(4
)2
isin
iy
=
=
ishy=
chycos
iy
=2e
-
y
-
e
ye
-
y
+
e
y由正弦和余弦函数的定义得\
sin(
x
+
iy)
=
sin
xchy
+
i
cos
xshycos(
x
+
iy)
=
cos
xchy
-
i
sin
xshysinz1cosz1cscz
=tanz
=
sinz
cotz
=
cosz
secz
=cosz
sinz其它三角函数的定义(详见P51)=
shy
fi
¥e
-
y
-
e
y2i(8)
由(4)式知当y
fi
¥
sin
iy
=cos
iy
=
chy
fi
¥(7)sin
z的零点,即方程sin
z
=0的根为z
=kp
(k
˛
Z
)2cos
z的零点为z
=
p
+
kp
k
˛
Z\
在复数范围内
cos
z
£
1,
sin
z
£
1不再成立
.2
2ez
+
e-
zez
-
e-
zshz
=
chz
=定义—称为双曲正弦和双曲余弦函数(thz
=
shz
cthz
=
1
)chz
thz双曲正弦和双曲余弦函数的性质shz、chz都是以2pi为周期的函数chz
--偶函数,shz
--奇函数(chz
)'
=
shz
(
shz
)'
=
chzshz和chz在整个复平面内处处解析三角函数,双曲函数均是由复指数函数定义的,且是周期函数,故它的反函数一定是多值函数.4)由定义shiy
=
i
sin
y
chiy
=
cos
ych(
x
+
iy)
=
chxcos
y
+
ishxsin
y3.
对数函数(k
=
0,–1,)w
=
Lnz
=
ln
r
+
i(q
+
2pk
)(k
=
0,–1,–2,)\或
Lnz
=
ln
z
+
iArgz
=
ln
z
+
i(arg
z
+
2kp
)(1)对数的定义定义指数函数的反函数称为对数函数。即,把满足ew
=
z(z
„
0)的函数w
=
f
(z)称为对数函数,记作w
=Lnz令w
=
u
+
iv z
=
reiq
那么eu+iv
=
reiq
u
=
ln
r,
v
=
q
+
2kp
(k
˛
Z
)这说明一个复数z(z
„0)的对数仍为复数,它的实部是z的模的实自然对数;它的虚部是z的幅角的一般值,即虚部无穷多,其中"两个相异值相差2p的一个整数倍.记作lnz+
i
arg
z
=
ln
z即,
w
=
Lnz是z的无穷多值函数当k
=
0时,
Lnz
=
(2)为Lnz的一单值函数,称为Lnz的主值(主值支
)(k
˛
Z
)Lnz
=
ln
z
+
i2kp故在复数域中,正实数对数有无穷多个值,负数也有对数.例如
当z
=
a
>
0
Lnz
的主值
ln
z
=
ln
aLnz
=
ln
a
+
2pik k
˛
ZLnz
=
ln
a
+
(2k
+
1)pia
=
1 ln(
-
1
)
=
ln
1
+
pi
=
piLn
(
-
1
)
=
(
2
k
+
1
)piLnz的主值ln
z
=ln
a
+pi当z
=-a(a
>0)特别(2)
对数函数的性质(见P47)(3)
解析性主值:ln
z
=ln
z
+i
arg
z,其中
ln
z
除原点外在其它点均连
续;而arg
z在原点与负实轴上都不连续.见§1-6例1\除原点及负实轴外,ln
z在复平面内处处连续.z
=ewzdzdz1
=
1
=
1ewdw(ew
)'=ew
„0
\
dw
=
(ln
z)'=z即
(ln
z)'
=
1\w
=ln
z除原点及负实轴外是解析的.且(Lnz
)'=1Lnz的每个分支除了原点和负实轴外均是解析的,z4.
乘幂与幂函数b(a
)b(
z
)=
e
bLna
.乘幂ab定义设a,b为复数,且a
„0,定义乘幂
a
b实变数情形,a
>0,b为实数.
Lna
=
ln
a
+
i2kp—多值—一般为多值\
ab
=
ebLna
=
eb(ln
a
+i
2kp
)①当b为整数ab
=
ebLna
=
eb(lna+i
2kp
)
=
eb
ln
aebi
2kp=
eb
ln
a
(cos
2kpb
+
i
sin
2kpb)
=
eb
ln
a\b为整数时,它是单值函数.②当b
=p
(p,q为互质的整数,且q
>0)ln
a
pq
pq
pqabi
(arga+2kp
)(ln
a
+i
arga+2kpi
)q=
e
=
e
epq
qp(arg
a
+
2kp
)
+
i
sin
(arg
a
+
2kp
)]
p
ln
a=
e
q
[cos(k
=0,1,2,3,q
-1)—q支③一般而论,ab具有无穷多支.b(2)当b=1/n(n正整数)时,乘幂a
与a
的n次根意义一致。
(1)当b=n(正整数)时,乘幂ab与a的n次幂意义一致。=
e
Lnae
Lna
e
Lnaa
n
=
e
nLna
=
e
Lna
+
Lna
+
+
Lnan个=
aaaaLnaarg
a
1n
n
1n
1n
1nln
a
i+
2
kp=
e
ea
=
e
=
e(ln
a
+
i
arg
a
+
2
kpi
)n
n=
n(k
=
0,1,2n
-
1)a
(cos
arg
a
+
2kp
+
i
sin
arg
a
+
2kp
)
=
n
a2i22Ln1
=
e2
(ln
1
+2kpi
)
=
e2kp)p2p2-(
2
kp
++
2
kpi
)i
(ln
i
+
i=
e
=
ei
i
=
e
iLni2
3
222
Lnii
32
(ln
i
+ip
+2kpi
)
i
2
(
p
+2kp
)=
cos(p
+4kp
)
+
i
sin(p
+4kp
)3
3(k
=
0,1,2)=
e
3
=
e
3
=
e(
k
温馨提示
- 1. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
- 3. 本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
- 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
- 5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
- 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
- 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
最新文档
- 专项22-实际问题与二次函数-重难点题型
- 幼儿园班级健康教育工作计划
- 技能教研组工作总结
- 幼儿园转岗培训总结
- 22.1 一元二次方程 同步练习
- 四川省成都市外国语学校2024-2025学年高三上学期期中考试语文试题(含答案)
- 山东省德州禹城市2024-2025学年六年级上学期期中考试科学试题
- 秀山自治县科技创新发展类项目申报书模板
- 贵州省遵义市2024-2025学年部编版九年级上学期11月期中历史试题(含答案)
- 施工承包合同参考
- 电气自动化专业人才需求调研报告
- 重庆永川房地产市场调研分析报告
- 输血质量管理问题分析报告
- 鼻咽癌的放疗护理查房课件
- 结算人员管理制度
- 市场工作研讨会接待方案
- 村落徽州徽派民居建设技术导则(2023年版)
- 发改委事业单位聘用协议书
- 2024版职业发展规划医疗人员的成长路径和晋升机会培训课件
- 基督教追悼会悼词 一个母亲去世追悼词3篇
- 工程造价审计投标方案(技术标)
评论
0/150
提交评论