6.5 指数对数与条带|数学物理方法

数学物理方法 · 6.5 指数对数与条带
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第六章 / 6.5

指数对数与条带

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20 指数把直角网变成极坐标网

写,则

水平线映为射线,竖直线映为圆或圆弧。水平条带若高度,指数在其中一一,像为的角域;高度等于时是割平面。

导数从不为零,只保证局部无退化;全平面的周期性仍会造成重叠。这是6.1区分局部与整体的第二个标准反例。

对数反过来把射线变为水平线、圆弧变为竖直线。扇域先选连续辐角,再用,就得到水平条带。开角不超过的一一扇域最容易处理。

图 6-10 指数与对数:直角坐标网与极坐标网
条带 0<Im z<πIm z=πIm z=0expLogReIm0角域 0<arg w<π水平线 ↔ 射线;竖直线段 ↔ 圆弧。指数的模由横坐标决定,辐角由纵坐标决定。

高度π的条带对应上半平面;高度2π对应割平面;超过周期高度就不再一一。

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21 竖直条带到上半平面:原书例3

给定。指数直接作用在这里通常会因为虚方向无限延伸而重复覆盖;先把条带转成高度的水平条带:

因为,恰好落在。再令,得到

左边界映为正实半轴,右边界映为负实半轴;内部点映成。这是检查方向最省力的办法。

该式也是一一的:旋转伸缩先把原域一一映到高度的条带,指数在该条带一一且覆盖整个上半平面。

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22 月牙域到条带:原书例4

两段圆弧在相交,教材用表示在处相对于正实轴的切线方向,。令

两条圆弧便变成从0出发的射线。由于为负实数,局部旋转,可把像域连续辐角取为

然后选这个分支的,得到高度的条带,再归一化到目标:

这道题的价值是组合路线:两弧域 → 角域 → 条带 → 调整高度。 不必死记的外观;换一个分式线性变换,辐角区间也会改变,必须和你自己的中间域配套。

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23 画一张变换账本,避免复合式越写越乱

每次复合都写四列:当前区域、使用函数、下一步区域、分支或一一性条件。比如透镜域到上半平面:

当前区域 变换 下一步区域 需要说明
两圆交集 角宽的扇域 内部点映到
扇域 只旋转
标准扇域 上半平面 用该扇域上的对数

写完才复合,不要一开始就追求一个长公式。圆弧问题优先分式线性,角域优先幂,条带优先指数,角域到条带优先对数。目标是圆盘时,最后再接凯莱变换。

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》扫描本第六章整理;正文印刷页142—166上部,章末习题166—168。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。第六章含20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22日。