复变函数的定积分

复变函数的积分可以从实变函数的积分直接搬过来:把复值函数拆成实部和虚部,逐分量积分即可。

复值函数的导数

设 w(t)=u(t)+iv(t),其中 t 是实变量,a≤t≤b,u,v 为实值函数,则

w′(t)=u′(t)+iv′(t)

求导法则与实函数完全一致:

(w1±w2)′=w1′±w2′,(w1w2)′=w1′w2+w1w2′

以及链式法则 ddtw[g(t)]=w′[g(t)]g′(t)。

定积分

定义为实部、虚部分别取定积分:

∫abw(t)dt=∫abu(t)dt+i∫abv(t)dt

即 ∫abwdt=∫abudt+i∫abvdt 当且仅当右边的两个实积分都存在。

基本性质

∫abw(t)dt=W(b)−W(a)

模的估计

最重要的一条不等式:

|∫abw(t)dt|≤∫ab|w(t)|dt

它的广义积分版本同样成立:

|∫a∞w(t)dt|≤∫a∞|w(t)|dt

(前提是右边的广义积分存在。)

微分中值定理不再成立

实函数有 w(b)−w(a)=w′(c)(b−a),但对复值函数这条失效。反例:w(t)=eit 在 [0,2π] 上,w′(t)=ieit 恒不为零,而 w(2π)−w(0)=0,找不到满足等式的 c。

这是复变函数里"估计积分"的出发点:先把积分换成对模的实积分,再在实轴上找上界。围道积分 中的 积分模的上界 就是它的围道版本。

例题

见 复变函数积分计算#复变函数的定积分。

教材 §36–§37