Добавил:
Studfiles
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Учебники, методички / Введение в интегральное исчисление / s2lma2
.tex\vspace{0.5in}
\noindent ‹…Љ–€џ 2.2. {\it Љ®¬Ї«ҐЄблҐ зЁб« , Ёе Ё§®Ўа ¦ҐЁҐ
Ї«®бЄ®бвЁ. Ђ«ЈҐЎа ЁзҐбЄЁҐ ®ЇҐа жЁЁ ¤ Є®¬Ї«ҐЄбл¬Ё зЁб« ¬Ё.
Љ®¬Ї«ҐЄб®Ґ б®Їа殮ЁҐ. Њ®¤г«м Ё аЈг¬Ґв Є®¬Ї«ҐЄб®Ј® зЁб« .
Ђ«ЈҐЎа ЁзҐбЄ п Ё ваЁЈ®®¬ҐваЁзҐбЄ п д®а¬л Є®¬Ї«ҐЄб®Ј® зЁб« .
Љ®аЁ Ё§ Є®¬Ї«ҐЄбле зЁбҐ«. Џ®Є § ⥫м п дгЄжЁп Є®¬Ї«ҐЄб®Ј®
аЈг¬Ґв . ”®а¬г« ќ©«Ґа . Џ®Є § ⥫м п д®а¬ Є®¬Ї«ҐЄб®Ј®
зЁб« .}
Џ®¤ Є®¬Ї«ҐЄбл¬ зЁб«®¬ Ї®Ё¬ Ґвбп ўла ¦ҐЁҐ ўЁ¤ $z=x+i\cdot y=x+
iy$, Ј¤Ґ $x,y\in\RR$, $i$ -- ¬Ё¬ п Ґ¤ЁЁж , в. Ґ. $i^2=-1$. —Ёб«
$x+i0=x$ ®в®¦¤Ґбвў«повбп б ¤Ґ©б⢨⥫мл¬Ё зЁб« ¬Ё, зЁб« $0+i
y=iy$ §лў овбп зЁбв® ¬Ё¬л¬Ё. „Ґ©б⢨⥫млҐ зЁб« $x$ Ё $y$
§лў овбп ¤Ґ©б⢨⥫쮩 Ё ¬Ё¬®© з бвп¬Ё зЁб« $z$ Ё
®Ў®§ з овбп ᮮ⢥вб⢥® $x=\,$Re$\,z$, $y=\,$Im$\,z$.
“б«®ўЁ¬бп ®Ў®§ з вм б®ў®ЄгЇ®бвм Є®¬Ї«ҐЄбле зЁбҐ« бЁ¬ў®«®¬
$\CC$. „«п Ё§®Ўа ¦ҐЁп Є®¬Ї«ҐЄбле з бв® ЁбЇ®«м§гҐвбп ¤ўг¬Ґа п
Ї«®бЄ®бвм. ЏаЁ н⮬ зЁб«г $z=x+iy$ ®¤®§ з® б®®вўҐвбвўгҐв ўҐЄв®а
б Є®®а¤Ё в ¬Ё $(x,y)$ Ї«®бЄ®бвЁ, ¤Ґ©б⢨⥫мл¬ зЁб« ¬
®вўҐз ов в®зЄЁ ®бЁ $Ox$, ¬Ё¬л¬ зЁб« ¬ -- в®зЄЁ ®бЁ $Oy$.
Џ®¤®Ў® ўҐЄв®а ¬ Ї«®бЄ®бвЁ Є®¬Ї«ҐЄблҐ зЁб« ¬®¦® ба ўЁў вм
¬Ґ¦¤г б®Ў®©, Ёе ¬®¦® бЄ« ¤лў вм Ё ўлзЁв вм, в Є¦Ґ 㬮¦ вм
¤Ґ©б⢨⥫млҐ зЁб« . Џгбвм $z_1=x_1+iy_1$, $z_2=x_2+iy_2$,
$a\in\RR$. ’®Ј¤ \\1. $z_1=z_2,\quad \Leftrightarrow\quad x_1=x_2,\
y_1=y_2$ Ё«Ё Re$\,z_1$=Re$\,z_2$, Im$\,z_1$=Im$\,z_2$,\\ 2.
$z_1\pm z_2=(x_1\pm x_2)+i(y_1\pm y_2)$ Ё«Ё Re$\,(z_1\pm
z_2)$=Re$\,z_1\pm$Re$\,z_2$, Im$\,(z_1\pm
z_2)$=Im$\,z_1\pm$Im$\,z_2$,\\ 3. $az_1=(ax_1)+i(ay_1)$ Ё«Ё
Re$\,(az_1)$=$a$Re$\,z_1$, Im$\,(az_1)$=$a$Im$\,z_1$.
ќвЁ ®ЇҐа жЁЁ Ї®«®бвмо Ё¤ҐвЁзл ᮮ⢥вбвўгойЁ¬ ®ЇҐа жЁп¬ ¤
ўҐЄв®а ¬Ё ў Ї«®бЄ®бвЁ. ЋЇҐа жЁп ўлзЁб«ҐЁп ¤«Ёл ўҐЄв®а
Ї«®бЄ®бвЁ в Є¦Ґ Ё¬ҐҐв бў®© «®Ј ¤«п Є®¬Ї«ҐЄбле зЁбҐ«. Ђ Ё¬Ґ®,
¬®¤г«Ґ¬ зЁб« $z=x+ iy\in\CC$ §лў ов зЁб«®
$$|z|=\sqrt{x^2+y^2}\geqslant 0.$$ ‘ЇҐжЁ «м®Ґ §ў ЁҐ Ё¬ҐҐв
зЁб«® $\bar{z}=x-iy$. Ћ® §лў Ґвбп б®Їап¦Ґл¬ Є $z=x+ iy$. €§
®ЇаҐ¤Ґ«ҐЁп б«Ґ¤гҐв, зв® Re$\,\bar{z}$=Re$\,z$,
Im$\,\bar{z}$=--Im$\,z$, $|\bar{z}|=|z|$.
Ћ¤ Є® ўбҐ ЇҐаҐзЁб«ҐлҐ ®ЇаҐ¤Ґ«ҐЁп, Їа ўЁ« Ё бў®©бвў Ґ
пў«повбп 祬-в® ЁбЄ«озЁвҐ«мл¬ Ё ®в¤Ґ«пойЁ¬ Є®¬Ї«ҐЄблҐ зЁб« ®в
ўҐЄв®а®ў Ї«®бЄ®бвЁ. €е ®в«ЁзЁҐ б®бв®Ёв ў ⮬, зв® ¤«п
Є®¬Ї«ҐЄбле зЁбҐ« ®ЇаҐ¤Ґ«пов ®ЇҐа жЁо 㬮¦ҐЁп ¤ўге зЁбҐ« ¬Ґ¦¤г
б®Ў®© в Є, зв® ў १г«мв ⥠Ї®«гз Ґвбп ®Їпвм ¦Ґ Є®¬Ї«ҐЄб®Ґ зЁб«®.
ЏаЁ н⮬ б ¬л¬ Ј« ўл¬ ў н⮬ ®ЇаҐ¤Ґ«ҐЁЁ пў«пҐвбп в®, зв®
Ї®«гз о饥бп Їа ўЁ«® 㬮¦ҐЁп ў¬ҐбвҐ б ®ЇҐа жЁҐ© б«®¦ҐЁп
㤮ў«Ґвў®апов е®а®и® Ё§ўҐбвл¬ Їа ўЁ« ¬ б«®¦ҐЁп Ё 㬮¦ҐЁп
¤Ґ©б⢨⥫мле зЁбҐ«: ўбҐ ЄбЁ®¬л б«®¦ҐЁп Ё 㬮¦ҐЁп, Є®в®алҐ
бЇа ўҐ¤«Ёўл ¤«п ¤Ґ©б⢨⥫мле зЁбҐ«, бЇа ўҐ¤«Ёўл Ё ¤«п
Є®¬Ї«ҐЄбле. „«п ўҐЄв®а®ў Ї«®бЄ®бвЁ в Є®© ®ЇҐа жЁЁ Ґв (в Є
бЄ «п஥ Їа®Ё§ўҐ¤ҐЁҐ ўҐЄв®а®ў ®Ў« ¤ Ґв ўҐбм¬ ҐЇаЁпвл¬
бў®©бвў®¬: ¬®¦® ЇҐаҐ¬®¦Ёвм ¤ў Ґг«Ґўле ўҐЄв®а Ё Ї®«гзЁвм
®«м). Џа ўЁ«® 㬮¦ҐЁп Є®¬Ї«ҐЄбле зЁбҐ« в Є®ў®:
$$z_1z_2=(x_1x_2-y_1y_2)+i(x_1y_2+x_2y_1).$$ Ћвбо¤ , ў з бв®бвЁ,
Ї®«гз Ґвбп а ўҐбвў® $i^2=(0+i1)(0+i1)=(0-1)+i(0+0)=-1$. ‘«Ґ¤гойЁҐ
г⢥তҐЁп «ҐЈЄ® Їа®ўҐаповбп:\\ 4.
$z\bar{z}=(x+iy)(x-iy)=x^2+y^2=|z|^2$,\\ 5.
$\frac{z_1}{z_2}=\frac{z_1\bar{z}_2}{z_2\bar{z}_2}=
\frac{(x_1x_2+y_1y_2)+i(x_1y_2-x_2y_1)}{x_2^2+y_2^2}$, Ґб«Ё
$z_2\neq 0,$\\ 6. Ґб«Ё $z_1=\bar{z}_2$, в® $z_2=\bar{z}_1$ Ё
®Ў®а®в,\\ 7. $\overline{(z_1\pm z_2)}=\bar{z}_1\pm \bar{z}_2$,
$\overline{(z_1 z_2)}=\bar{z}_1 \bar{z}_2$,\\ 8. $\overline{(z_1:
z_2)}=\bar{z}_1:\bar{z}_2$, Ґб«Ё $z_2\ne 0$,\\ 9.
Re$\,z=(z+\bar{z})/2$, Im$\,z=(z-\bar{z})/(2i)$.
Џ®¬Ё¬® ¬®¤г«п $|z|$ б Є ¦¤л¬ Є®¬Ї«ҐЄбл¬ зЁб«®¬ $z=x+iy\ne 0$
бўп§ ® Ї®пвЁҐ аЈг¬Ґв : arg$z$ -- гЈ®« ў Їа®¬Ґ¦гвЄҐ
$(-\pi,\pi]$, Є®в®ал© ®Ўа §гҐв ўҐЄв®а $(x,y)$ б Ґ¤ЁЁзл¬ ўҐЄв®а®¬
$(1,0)$ ®бЁ $Ox$. ‘ нвЁ¬Ё ®ЇаҐ¤Ґ«ҐЁп¬Ё вҐб® бўп§ в Є
§лў Ґ¬ п ваЁЈ®®¬ҐваЁзҐбЄ п д®а¬ § ЇЁбЁ Є®¬Ї«ҐЄб®Ј® зЁб« $z$
$$z=x+iy=r(\cos\phi+i\sin\phi),\quad r=|z|,\ \phi={\rm arg}\,z.$$
„«п аЈг¬Ґв $\phi$ Ё¬ҐҐ¬ а ўҐбвў $\cos\phi=x/r$,
$\sin\phi=y/r$. Џ®пв®, зв® Ґб«Ё ¬ § ¤ «ЈҐЎа ЁзҐбЄ п д®а¬
§ ЇЁбЁ Є®¬Ї«ҐЄб®Ј® зЁб« $z=x+iy$, в® ўҐ«ЁзЁл $r=|z|$ Ё
$\phi={\rm arg}\,z$ Ї®¤бзЁвлў овбп ®¤®§ з®. ‚Ґа® Ё ®Ўа ⮥,
Ґб«Ё § ¤ л ўҐ«ЁзЁл $r=|z|$ Ё $\phi={\rm arg}\,z$ (в.~Ґ.
ваЁЈ®®¬ҐваЁзҐбЄ п д®а¬ § ЇЁбЁ Є®¬Ї«ҐЄб®Ј® зЁб«
$z=r(\cos\phi+i\sin\phi)$), в® ®¤®§ з® ўлзЁб«повбп
$x=r\cos\phi$, $y=r\sin\phi$. “Є § п ў§ Ё¬ п ®¤®§ з®бвм
Ї®а®¦¤ Ґв ¤ўҐ нЄўЁў «ҐвлҐ д®а¬л § ЇЁбЁ Є®¬Ї«ҐЄбле зЁбҐ«:
«ЈҐЎа ЁзҐбЄго Ё ваЁЈ®®¬ҐваЁзҐбЄго. ќвЁ д®а¬л § ЇЁбЁ Ё¬Ґов бў®Ё
«®ЈЁ ¤«п ўҐЄв®а®ў Ї«®бЄ®бвЁ: ¤«п «ЈҐЎа ЁзҐбЄ®© д®а¬л § ЇЁбЁ
Є®¬Ї«ҐЄб®Ј® зЁб« $z=x+iy$ -- нв® § ЇЁбм в®зЄЁ Ї«®бЄ®бвЁ ў
¤ҐЄ ав®ўле Є®®а¤Ё в е $(x,y)$, ¤«п ваЁЈ®®¬ҐваЁзҐбЄ®© д®а¬л
§ ЇЁбЁ $z=r(\cos\phi+i\sin\phi)$ -- нв® § ЇЁбм в®зЄЁ Ї«®бЄ®бвЁ
ў Ї®«пале Є®®а¤Ё в е $r$ Ё $\phi$. ‚ Ї®б«Ґ¤Ґ¬ б«гз Ґ, зв®Ўл
®в¬ҐвЁвм в®зЄг Ї«®бЄ®бвЁ, Їа®ў®¤пв «гз б жҐв஬ ў з «Ґ
Є®®а¤Ё в Ї®¤ гЈ«®¬ $\phi$ Ї® ®в®иҐЁо Є Ї®«®¦ЁвҐ«м®¬г
Їа ў«ҐЁо ®бЁ $Ox$ Ё Ґ¬ гЄ §лў ов в®зЄг, ®вбв®пйго $r$
Ґ¤ЁЁж ®в з « Є®®а¤Ё в. ‘ўп§м ¬Ґ¦¤г ¤ҐЄ ав®ўл¬Ё Ё Ї®«пал¬Ё
Є®®а¤Ё в ¬Ё § ¤ Ґвбп 㦥 ўлЇЁб л¬Ё ўлиҐ б®®в®иҐЁп¬Ё:
$$x=r\cos\phi,\ y=r\sin\phi,\quad x,y\in\RR,\quad r\in\RR_+,\
\phi\in (-\pi,\pi].$$ (Ё®Ј¤ ®Ў« бвм Ё§¬ҐҐЁп Є®®а¤Ё вл $\phi$
ᬥй ов ў Їа®¬Ґ¦гв®Є $[0,2\pi)$).
{\bf ЋвбвгЇ«ҐЁҐ.} ђ бᬮваҐ п ўлиҐ Ї®«па п бЁб⥬ Є®®а¤Ё в
¬®¦Ґв Ўлвм ўўҐ¤Ґ ў ўҐЄв®а®¬ Їа®бва б⢥ «оЎ®© а §¬Ґа®бвЁ
$n\in\NN$. ’ Є ў Їа®бва б⢥ $\RR^3$ ЇҐаҐе®¤ ®в ¤ҐЄ ав®ў®© Є
Ї®«па®© бЁб⥬Ґ Є®®а¤Ё в ўлЈ«п¤Ёв б«Ґ¤гойЁ¬ ®Ўа §®¬:
$$x=r\cos\phi\cos\psi,\quad y=r\sin\phi\cos\psi,\quad
z=r\sin\psi,$$ $(x,y,z)\in\RR^3,\quad r\in\RR_+,\ \phi\in
(0,2\pi],\ \psi\in [-\pi/2,\pi/2]$. “зЁвлў п ®Ў« бвм Ё§¬ҐҐЁп
Ї а ¬Ґва®ў ®Ўа вл© ЇҐаҐе®¤ ®бгйҐбвў«пҐвбп ЇаЁ Ї®¬®йЁ б®®в®иҐЁ©:
$$r^2=x^2+y^2+z^2\geqslant 0,\quad r\sin\psi=z,\quad
r\sin\phi\cos\psi=y.$$
Ћв¬ҐвЁ¬ ҐбЄ®«мЄ® Їа®бвле г⢥তҐЁ© ® Є®¬Ї«ҐЄбле зЁб« е:\\
’Ґ®аҐ¬ 1. /$z_1,\,z_2\in\CC$/ $\Rightarrow$ 1. $|z_1\cdot
z_2|=|z_1|\cdot |z_2|\ $ 2. $\phi\,=\,$arg$(z_1\cdot
z_2)\equiv$(arg$\,z_1+\,$arg$\,z_2$)(mod($2\pi$)).\\ (§ ЇЁбм
$a\equiv b\,$(mod(c)) ®§ з Ґв, зв® $(a-b)/c$ -- 楫®Ґ)\\ $\lhd:$
„Ґ©б⢨⥫м®, Їгбвм $z_1=r_1((\cos\phi_1+i\sin\phi_1))$,
$z_2=r_2((\cos\phi_2+i\sin\phi_2))$ -- ваЁЈ®®¬ҐваЁзҐбЄЁҐ д®а¬л
§ ЇЁбЁ зЁбҐ« $z_1$ Ё $z_2$. ’®Ј¤ $z_1z_2=$ $$=|z_1
z_2|\,(\cos\phi+ i\sin\phi) =r_1r_2\bigl (
(\cos\phi_1\cos\phi_2-\sin\phi_1\sin\phi_2)+
i(\sin\phi_1\cos\phi_2+\cos\phi_1\sin\phi_2)\bigr )=$$ $$=r_1r_2(
(\cos(\phi_1+\phi_2)+ i(\sin\phi_1+\phi_2))$$ --
ваЁЈ®®¬ҐваЁзҐбЄ п д®а¬ § ЇЁбЁ $z_1z_2$. Џ®«г祮Ґ а ўҐбвў®
¤®Є §лў Ґв ⥮६г. $\rhd$\\ ‘«Ґ¤бвўЁҐ. /$z\in\CC$, $n\in\NN$/
$\Rightarrow$ 1. $|z^n|=|z|^n$ 2.
arg$(z^n)\equiv$($n\,$arg$\,z$)(mod($2\pi$)). \\ ЏаЁ¬Ґа. ’®зЄ
$i\cdot z$ Ї®«гз Ґвбп Ё§ в®зЄЁ $z$ Ї®ў®а®в®¬ гЈ®« $\pi/2$.\\
’Ґ®аҐ¬ 2. /$z_1,\,z_2\in\CC$, $z_2\ne 0$/\\ $\Rightarrow$ 1.
$|z_1:z_2|=|z_1|:|z_2|\ $ 2. $\phi\,=\,$arg$(z_1:z_2)
\equiv$(arg$\,z_1-\,$arg$\,z_2$)(mod($2\pi$)).\\ $\lhd:$
„Ґ©б⢨⥫м®, Їгбвм $z_1=r_1((\cos\phi_1+i\sin\phi_1))$,
$z_2=r_2((\cos\phi_2+i\sin\phi_2))$ -- ваЁЈ®®¬ҐваЁзҐбЄЁҐ д®а¬л
§ ЇЁбЁ зЁбҐ« $z_1$ Ё $z_2$. ’®Ј¤ $z_1:z_2=|z_1:z_2|\,(\cos\phi+
i\sin\phi)=$ $$=r_1:r_2\bigl (
(\cos\phi_1\cos(-\phi_2)-\sin\phi_1\sin(-\phi_2))+
i(\sin\phi_1\cos(-\phi_2)+\cos\phi_1\sin(-\phi_2))\bigr )=$$
$$=r_1:r_2( (\cos(\phi_1-\phi_2)+ i(\sin\phi_1-\phi_2))$$ --
ваЁЈ®®¬ҐваЁзҐбЄ п д®а¬ § ЇЁбЁ $z_1:z_2$. Џ®«г祮Ґ а ўҐбвў®
¤®Є §лў Ґв ⥮६г. $\rhd$\\
Џгбвм $n\in\NN$, $z\in\CC$. ЋЎ®§ зЁ¬
$$\sqrt[n]{z}=\rho(\cos\psi+i\sin\psi),\quad
z=r(\cos\phi+i\sin\phi).$$ ’®Ј¤ $$\rho^n=r,\quad
n\psi=\phi+2k\pi,\ k\in\ZZ.$$ Џ®н⮬г $$\sqrt[n]{z}=\sqrt[n]{|z|}
(\cos\frac{{\rm arg}\,z+2k\pi}{n}+i\sin\frac{{\rm
arg}\,z+2k\pi}{n}),\quad k=0,1,\dots,n-1.\eqno (1)$$ Џ® нв®©
д®а¬г«Ґ Ё§ў«ҐЄ овбп Є®аЁ б⥯ҐЁ $n$ Ё§ Є®¬Ї«ҐЄбле зЁбҐ«.
‘®Ј« б® (1) Ё¬ҐҐвбп а®ў® $n$ а §«Ёзле Є®аҐ© Ё§ зЁб« $z$.
ЋЇаҐ¤Ґ«Ё¬ Ї®Є § ⥫мго дгЄжЁо аЈг¬Ґв $z=x+iy\in\CC$ Ї®
Їа ўЁ«г $$e^{x+iy}=e^x(\cos y+i\sin y).\eqno(2)$$ ’ Є § ¤ п
Ї®Є § ⥫м п дгЄжЁп Є®¬Ї«ҐЄб®Ј® аЈг¬Ґв б®еа пҐв бў®Ґ
Ј« ў®Ґ бў®©бвў® $$e^{z_1+z_2}=e^{z_1}e^{z_2},\quad
z_1,z_2\in\CC.$$ Џ®«гзЁўи пбп дгЄжЁп ЇҐаЁ®¤Ёз б ¬Ё¬л¬ ®б®ўл¬
ЇҐаЁ®¤®¬ $2\pi i$. ”®а¬г« (2) ЇаЁ $x=0$ ®бЁв бЇҐжЁ «м®Ґ
§ў ЁҐ -- д®а¬г« ќ©«Ґа : $$e^{iy}=\cos y+i\sin y.\eqno(3)$$ Ћ
§ ¬Ґз вҐ«м ҐйҐ Ё ⥬, зв® ¬®¦Ґв Ўлвм Ї®«гзҐ Ё§ ба ўҐЁп а冷ў
’Ґ©«®а «Ґў®© Ё Їа ў®© з б⥩ (3). ‚ вҐа¬Ё е Ї®Є § ⥫쮩
дгЄжЁЁ Є®¬Ї«ҐЄб®Ј® ЇҐаҐ¬Ґ®Ј® ЁбЇ®«м§гов в Є¦Ґ в Є §лў Ґ¬®Ґ
ЇаҐ¤бв ў«ҐЁҐ Є®¬Ї«ҐЄбле зЁбҐ« ў Ї®Є § ⥫쮩 д®а¬Ґ $$z=|z|
e^{i\, {\rm arg}\,z}=|z| e^{i\, {\rm arg}\,z+2\pi k},\
k\in\ZZ\eqno(4)$$ ”®а¬г« (3) ЁбЇ®«м§гҐвбп Ё ¤«п а бЇа®бва ҐЁп
®Ў« бвЁ ®ЇаҐ¤Ґ«ҐЁп ваЁЈ®®¬ҐваЁзҐбЄЁе дгЄжЁ© Є®¬Ї«ҐЄблҐ
зЁб« , д®а¬г« (4) -- ¤«п ®ЇаҐ¤Ґ«ҐЁп Їа®Ё§ў®«м®© б⥯ҐЁ
Є®¬Ї«ҐЄб®Ј® зЁб« .
Соседние файлы в папке Введение в интегральное исчисление