复变函数与积分变换
复变函数与积分变换
1万+ 人选课
更新日期:2026/04/02
开课平台学银在线
开课高校哈尔滨理工大学
开课教师孟桂芝赵辉钟凤远李福祥
学科专业理学数学类
开课时间2025/08/21 - 2025/12/30
课程周期19 周
开课状态已结课
每周学时-
课程简介

这门课会讲什么?

为什么普通的相机照相没有立体感,而数码相机照出的照片有立体感?

优盘为什么可以实现存储功能?

如果知道地球表面各点的温度,能测得地心的温度吗?

突然来电时,电器为什么会被烧坏?

人为什么可以交流?音乐为什么会传进耳朵里?

这些现象你知道为什么吗?这些问题的解答体现了复变函数与积分变换课程的实用性与专业性。复变函数的理论基础是在十九世纪奠定的,主要是围绕A.L.Cauchy(柯西),K.Weierstrass(魏尔斯特拉斯)和B.Riemann(黎曼)三人的工作进行的。积分变换则起源于19世纪末,是英国著名的无线电工程师海维赛在求解电工学、物理学领域内的线性微分方程的过程中逐步形成的符号法,后来演变成今天的积分变换。复变函数与积分变换作为数学中既经典又充满活力的一个数学分支,在数学的发展历史中发挥了重要的作用。

 

本课程内容主要包括:

(1)变量为复数的解析函数的相关理论(包括解析函数、复积分、级数与留数理论与应用);

(2)傅里叶变换和拉普拉斯变换。

你将收获什么?

通过本课程的学习,你将获得如下知识:

     1.掌握如复数、辐角、复变函数、复变函数的极限等基本概念,能够对复数进行各种表示,掌握复数的幂、方根、复初等函数的计算,会判断函数的可导性与解析性;充分了解复变函数的背景思想及数学思想,弄清与高等数学的共同点、不同点。

 

     2.能够利用复变函数柯西-古萨定理、复合闭路定理、柯西基本定理和柯西基本公式等理论,求解复变函数的积分,使学生进一步了解析函数的无穷可微性性质,进一步培养学生的运算能力;

 

     3.能够把解析函数表示成幂级数,会求收敛半径,并会求洛朗展开,培养学生的综合运用所学知识去分析解决实际问题的应用;

 

     4.能够判断孤立奇点类型,掌握留数的求法,利用留数定理计算函数沿闭曲线的积分和计算实函数的定积分;

 

     5.能够利用傅立叶变换的概念和性质求一些简单函数的傅氏变换,掌握单位脉冲函数的概念和性质,知道傅氏变换的物理意义-频谱;

 

     6.能够了解拉氏变换与傅氏变换的区别,知道拉氏存在定理,利用拉普拉斯变换的概念和性质,卷积求常见函数的拉氏变换。会求拉氏逆变换,掌握用拉氏变换求解常系数微分方程。

适合什么人学习?

本课程适合具有高等数学基础的理工科各专业的学生,以及热爱数学的学生!

课程介绍


       复变函数与积分变换是由复变函数、积分变换两门课整合而成。复变函数的理论基础是在十九世纪奠定的,主要是围绕A.L.Cauchy(柯西),K.Weierstrass(魏尔斯特拉斯)和B.Riemann(黎曼)三人的工作进行的。它与电子技术,自动控制等课程有密切的联系,是解决诸如电磁学、热学、振动学、弹性理论、频谱分析的有力工具。

一、教学内容

     1. 变量为复数的解析函数的相关理论。

     2. 傅里叶变换和拉普拉斯变换。

二、课程的主要特点

      本门课程的特点是概念多、基础性、理论性强,与《高等数学》课程的学习联系密切。复变函数的许多基本概念、理论和方法是实变函数在复数领域内的推广和发展,但复变函数却有本质上的深化,尤其在方法和技巧上,更有显著不同,因此要求学生具有较好的高等数学基础知识。

三、教学方法

     启发式教学为主,结合案例教学、问题式教学、对比式教学。

四、预备知识

     高等数学(微积分)

五、证书要求

    本课程需要全过程综合考评:观看讲课视频及其他课程资源、完成每章单元测试题和单元作业互评题、参与课程讨论、参加期末考试。
    课程学习成绩由二部分构成:
   (1)单元测验:每章学习结束后有一次单元测验,题型为单项选择题和判断题,每次测试题10道,每题10分。每人每周有3次机会可以尝试,有效成绩为三次提交的最高分数。所有单元测验分数占课程成绩的50%。
   (2)期末考试:课程结束后,学生可以参加课程的最后考试,成绩占50%。
     注意:作业互评与最终成绩的关系:未参与作业互评的学生将给与所得总分数的50%,未完成作业互评的学生将给与所得总分数的80%,全部完成作业互评的将给与总成绩的100%。
     完成课程学习并考核合格(>=60分)的可获得合格证书,成绩优秀(>85分)的可获得优秀证书。

六、课程教学目标

      1.掌握如复数、辐角、复变函数、复变函数的极限等基本概念,能够对复数进行各种表示,掌握复数的幂、方根、复初等函数的计算,会判断函数的可导性与解析性;充分了解复变函数的背景思想及数学思想,弄清与高等数学的共同点、不同点。

      2.能够利用复变函数柯西-古萨定理、复合闭路定理、柯西基本定理和柯西基本公式等理论,求解复变函数的积分,使学生进一步了解析函数的无穷可微性性质,进一步培养学生的运算能力;

      3.能够把解析函数表示成幂级数,会求收敛半径,并会求洛朗展开,培养学生的综合运用所学知识去分析解决实际问题的应用;

      4.能够判断孤立奇点类型,掌握留数的求法,利用留数定理计算函数沿闭曲线的积分;

      5.能够利用傅立叶变换的概念和性质求一些简单函数的傅氏变换,掌握单位脉冲函数的概念和性质,知道傅氏变换的物理意义-频谱;

      6.能够了解拉氏变换与傅氏变换的区别,知道拉氏存在定理,利用拉普拉斯变换的概念和性质,卷积求常见函数的拉氏变换。会求拉氏逆变换,掌握用拉氏变换求解常系数微分方程。

七、参考教材:

     1.赵辉 孟桂芝 钟凤远,复变函数与积分变换,北京大学出版社,2020年

     2.西安交通大学,复变函数,高等教育出版社,2005年

     3.钟玉泉编,复变函数论,高等教育出版社,2004年

     4.张元林,积分变换,高等教育出版社,2012年

课程大纲

课程章节

  • 复数与复变函数
  • 解析函数
  • 复变函数的积分
  • 级数
  • 留数
  • 傅里叶变换
  • 拉普拉斯变换

复数与复变函数

1.1 复数的基本概念—拨云见日

1.2 复数的表示法

1.3 乘幂与方根-马琴公式

1.4 复平面上的点集

1.5 复变函数的概念-优盘为什么能够实现存储

1.6 复变函数的极限与连续

1.7 知识点总结与典型题精讲

1.8 第一章测试

解析函数

2.1 复变函数的导数

2.2 解析函数的概念与函数解析可导的充要条件

2.3 初等函数

2.4 知识点总结与典型题精讲

2.5 第二章测试

复变函数的积分

3.1 复变函数积分的概念

3.2 柯西积分定理

3.3 原函数

3.4 柯西积分公式

3.5 高阶导数公式

3.6 解析函数与调和函数的关系

3.7 知识点总结与典型题精讲

3.8 第三章测试

级数

4.1 复数项级数

4.2 幂级数

4.3 泰勒级数

4.4 罗朗级数

4.5 知识点总结与典型例题精讲

4.6 第四章测试

留数

5.1 孤立奇点

5.2 留数

5.3 留数在定积分计算中的应用

5.4 知识点总结与典型题精讲

5.5 第五章测试

傅里叶变换

6.1 傅里叶变换和逆变换的概念-音乐为什么会传进耳朵

6.2 单位脉冲函数-突然来电,电器为什么会被烧坏

6.3 傅里叶变换的基本性质

6.4 卷积与卷积定理

6.5 傅里叶变换的应用

6.6 知识点总结与典型题精讲

6.7 第六章测试

拉普拉斯变换

7.1 拉普拉斯变换的概念

7.2 拉普拉斯变换的基本性质

7.3 卷积与卷积定理

7.4 拉普拉斯逆变换

7.5 拉普拉斯变换的应用

7.6 知识点总结与典型题精讲

7.7 第七章测试

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