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调和函数的性质和应用(3)

时间:2023-03-01 22:25来源:毕业论文
定理2。2。1 设 为单联通区域 内的调和函数,若存在 的共轭调和函数 (2。2。1) 则 为区域 内的解析函数。 证明:由C。-R。方程中的条件可知 ,那么就

定理2。2。1   设 为单联通区域 内的调和函数,若存在 的共轭调和函数

           (2。2。1)

则 为区域 内的解析函数。

证明:由C。-R。方程中的条件可知 ,那么就可以定义变上限积分

由于 是调和函数,那么对上面的等号两边同时对 做微分,便可知道,

由共轭调和函数的定义得知 ,结合上式,肯定有即也即为 的共轭调和函数,并且 、 满足C。-R。方程,那么 是区域 上的解析函数。

注:由于同一个调和函数的两个共轭调和函数只可能是一个常数的差别,所以在计算由调和函数 决定的解析函数 时,可以添加一个虚数常数,即

其中 由式(2。2。1)确定。

接着介绍第二种方法,即形式代入法。论文网

定理2。2。2   若已知调和函数 且 有定义,则相对应的解析函数为

证明:设 为解析函数,则即 是关于自变量 的函数,所以可以得到 关于 的偏导数为0,即有

那么可以吧 看作是 的函数,把这个函数记为 ,由这个写法写出恒等式

如果把 , 带入上式,则

因为所要确定的 可能相差一个纯虚数,因此我们假定 是实数,即

从而有因为 可添加任意一个纯虚数,所以

最后,我们来介绍第三种方法,即不定积分法。在阐述不定积分法的时候,我们必须先给出两个引理及其证明。

引理2。2。1  设 为区域 上具有二阶连续偏导数的实值调和函数,则有以下结论

(i) 为区域 上的解析函数。

(ii) 为区域 上的解析函数

证明:引理2。2。1的证明只需证明结论(i),结论(ii)是类似可证的。记

那么就是说 和 满足C。-R。方程,又因为 区域 上具有二阶连续偏导数,所以 和 在区域 上具有一阶连续偏导数,因此函数

在区域 上为解析函数。

引理2。2。2  (i)设区域 含实轴的一段L,函数 和 都是区域 上的解析函数,则在区域 内有

(ii)设区域 含虚轴的一段L,函数 和 都是区域 上的解析函数,则在区域 内有

证明:在引理2。2。2中同样只需证明结论(i),由于在实轴L上有

所以 和 在实轴L上(包含在区域 内)相等,再由唯一性定理,所以在区域 内,有

由引理2。2。2又可直接得出下面的推论 。

推论2。2。1 (i)设函数 为区域 (含实轴的一段L)内的解析函数,则可令 , 将 化为 的一元函数,即

(ii)设函数 为区域 (含虚轴的一段L)内的解析函数,则可令 , 将 化为 的一元函数,即

定理2。2。3 设 为区域 内( 包含实轴或虚轴的一段L)具有二阶连续偏导数的实值调和函数,则

(i) 区域内以 为实部的解析函数为文献综述

其中 为任意实常数,而

为 的一元函数。

(ii) 区域内以 为虚部的解析函数

其中 为任意实常数,而

为 的一元函数。证明:定理2。2。3的证明同样只需证明结论(i),结论(ii)类似可证。设 是以 为实部的解析函数,则

由引理2。2。1知 为区域 内的解析函数,由推论2。2。1可将 化为 的一元函数,于是在式(2。2。2)两边对 求不定积分得

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