1.3 平面点集|数学物理方法

数学物理方法 · 1.3 平面点集
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第一章 / 1.3

平面点集

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12 邻域、内点、边界:画一个小圆盘来判断

的 邻域是 ;去心邻域是 ,区别只是是否保留中心。

对集合 ,内点是能找到一个小圆盘完全留在 中的点;外点是能找到小圆盘完全避开 的点;边界点则每一个小圆盘都同时碰到 与其补集。

边界不等于“集合里面的边缘” 的圆周不在 中,却仍然是它的边界。 的圆周既是边界,又属于集合。

全由内点组成的是开集;包含自身全部边界点的是闭集;能装进一个足够大的圆盘里的是有界集。开、闭不是互为否定: 既不开放也不封闭,空集和全平面既开又闭。

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13 区域、单连通和多连通:不是看外形圆不圆

本书把“非空、开、连通”的集合称为区域。连通在这里可用折线连接来理解:集合内任意两点能沿始终留在集合内的折线走到一起。两个分离的圆盘的并是开集,但不是一个区域。

单连通的操作性判断 在区域里任取一条简单闭曲线,它围住的内部也全部留在区域里,则该区域单连通。圆盘、半平面、开扇形、沿一条射线割开的平面都是常见例子。圆环和去心圆盘有洞,是多连通域。

图 1-4 圆盘、圆环与割开圆盘
ReIm0全部内点构成开集任意两点可在内部连通没有被包住的洞|z| < 2:单连通区域

虚线边界和空心点均不属于区域。

这里“洞”包括删去一个点,不要求洞有面积。 有洞; 的缺口通到无穷远,没有把某个洞完整包住,是单连通的。第三章能否把闭路缩成点、第二章能否选全域连续的对数,都会依赖这个区别。

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14 曲线为什么要带参数和方向

写 ,,就给了一条曲线及其行进顺序。 是起点, 是终点。无自交的曲线称简单曲线;若首尾相同、除端点外不重复,就是简单闭曲线。

最常用的两个参数式是

前者从 走到 ;后者绕圆逆时针一周。把 范围倒过来会改变方向。椭圆可写 ;()满足 ,但仍要看参数范围决定走哪一支。

为什么讲约当曲线定理 简单闭曲线把平面分成内部和外部,这是说“奇点在曲线里面”的依据。你要会分辨简单闭曲线并读懂内部;不必在本课程第一轮证明这一拓扑定理。第三章开始还会要求曲线分段光滑,以保证积分可以按参数计算。

来源、编排与掌握要求

依据用户提供的严镇军《数学物理方法》扫描本第一章整理;正文印刷页3—19,章末习题20—23。扫描PDF文件页序等于印刷页码加6。按原书节序覆盖各主题,以重新讲解、推导主线和例题说明组织,未逐字复制原文。自编检查题与原书习题分开编号,原书题号可在本章习题路线中查找;本文件不声称是全部原书习题的逐题答案册。

第一轮优先掌握能独立做题所需的概念、步骤和适用条件;背景、证明及拓展均说明用途和暂缓深究的边界。第一章含6道自编检查题及完整解析。公式与SVG内嵌,可离线阅读;屏幕答案默认折叠,打印时自动展开。整理日期:2026年10月15日。