3.4 原函数|数学物理方法

数学物理方法 · 3.4 原函数
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第三章 / 3.4

原函数

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15 原函数与牛顿—莱布尼茨公式

若 在区域 内成立,就称 是 的一个原函数。有原函数时,任何位于 内、从 到 的分段光滑路径都满足

这时积分路径无关,闭路积分为零。 的原函数是 ,多项式和指数也可直接积分。原函数可以相差一个复常数,区域连通使这个常数是全域统一的。

例题 从0到 积分 ,用原函数 ,结果 。不用为曲线形状纠结,因为原函数全平面有效。

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16 从闭路积分为零造出原函数

固定 ,若 连续且所有闭路积分为零,则连接 到 的积分与路径无关,可定义

为了求 ,只看 到 的一小段直线。将 拆成 ,后一项除以 后仍由连续性与长大不等式控制为趋零,所以 。

逻辑链必须清楚 单连通域内解析,保证闭路积分为零;闭路积分为零加连续,保证存在原函数。事实上第二步的核心是路径无关,不再需要重复依赖单连通。教材把单连通保留在定理陈述中,是方便使用的条件,不能把它误当作每个特定函数有原函数的必要条件。

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17 对数原函数的限制与莫雷拉定理

在割开负实轴的平面有原函数 ,但在整个去心平面没有全局单值原函数,否则绕单位圆积分就应为0,与 矛盾。 则有全局原函数 ,即使区域有洞也不受影响。

莫雷拉定理的主意 若 在区域内连续,而且每个足够小的三角形边界积分均为零,则 解析。用刚才的方法在小圆盘构造原函数 ,有 ;解析函数的导数仍解析,所以 解析。教材以所有闭路积分为零来陈述,条件更强、也方便接上上一段。

为什么讲它?它提供“由积分性质反推解析性”的方向,用于证明极限函数等仍解析。第一轮一般计算题不常直接使用,可先会说出“连续 + 一族闭路积分为零 → 解析”,完整证明结构留在这里供理论题复习。不要误写成“某一条闭路积分为零就解析”。

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》扫描本第三章整理;正文印刷页48—73,章末习题74—77。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。第三章含12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。