Matematici speciale

Previzualizare curs:

Cuprins curs:

1 Functii de o variabila complexa. 9
1.1 Numere complexe. 9
1.2 Diferentiabilitatea functiilor complexe de variabila complexa 12
1.2.1 Functii armonic-conjugate 12
1.2.2 Operatorii diferentiali @
@z si @
@z 15
1.3 Integrarea functiilor complexe 18
1.3.1 Curbe continuie in planul complex 18
1.3.2 Integrarea functiilor cu valori complexe 19
1.3.3 Formule integrale fundamentale ale functiilor complexe 23
1.4 Teorema integrala Cauchy si consecintele ei 26
1.5 Formula integrala a lui Cauchy si consecintele ei 30
1.6 Serii Taylor si Laurent 36
1.6.1 Dezvoltarea in serie Taylor a functiilor diferentiabile 36
1.6.2 Dezvoltari in serie Laurent 38
1.6.3 Zerourile functiilor diferentiabile. Prelungirea analitica 42
1.7 Singularitatile izolate ale functiilor uniforme 46
1.7.1 Functii meromorfe. Cazul punctului de la infinit. 52
1.8 Reziduurile si aplicatiile lor 54
1.8.1 Reziduul punctului de la infinit. 69
1.9 Principiul argumentului si aplicatiile sale. 72
2 Serii Fourier. 75
2.1 Seria Fourier a unei functii de o variabila. 75
2.1.1 Convergenta in medie. 75
2.1.2 Forma complexa a seriei Fourier. 80
3 Transformate. 83
3.1 Transformata Fourier. 83
3.1.1 Transformata Fourier a functiilor. 83
3.1.2 Inversa transformatei Fourier. 85
3.2 Transformata Laplace. 90
5
6 CUPRINS
3.2.1 Transformata Laplace a functiilor. 90
3.2.2 Inversa transformatei Laplace. 92
3.2.3 Proprietati elementare. 95
3.2.4 Consecinte deduse din proprietatile transformatei Laplace.100
3.2.5 Teorema de dezvoltare. Aplicatii. 112
3.3 Transformata Z. 115
3.3.1 Definitia transformatei Z. Proprietati. 115
3.3.2 Inversa transformatei Z. 120
3.3.3 Aplicarea transformatei Z la solutionarea ecuatiilor cu
diferente finite. 122
4 Elemente de teoria campului. 127
4.1 Campuri scalare si vectoriale. 127
4.1.1 Campuri scalare. 127
4.1.2 Suprafata de nivel sau suprafata echipotentialain spatiul
cu trei dimensiuni. 128
4.1.3 Variatia campului scalar. Derivata dupa o directie a
campului scalar. 129
4.1.4 Proprietatile gradientului. 133
4.1.5 Campuri vectoriale. 134
4.1.6 Linii de camp. proprietati. 135
4.1.7 Suprafata de camp. 136
4.1.8 Variatia campului vectorial. 138
4.1.9 Asupra integralei de suprafata. 140
4.1.10 Integrala de suprafata de speta intai si doi. 143
4.1.11 Fluxul unui camp vectorial printr-o suprafata. 144
4.1.12 Divergenta unui camp vectorial. 147
4.1.13 Proprietati ale divergentei. 151
4.1.14 Circulatia unui camp vectorial. 152
4.1.15 Rotorul unui camp vectorial. 153
4.1.16 Proprietatile rotorului. 156
4.1.17 Operatori diferentiali vectoriali si scalari. 157
4.1.18 Operatori diferentiali vectoriali de ordinul intai. 157
4.1.19 Operatori diferentiali vectoriali de ordinul al doilea. 159
4.2 Formule integrale. 160
4.2.1 Calculul integral in teoria campurilor. 161
4.3 Clasificarea campurilor vectoriale. 162
4.3.1 Categoriile principale de campuri vectoriale. 163
4.3.2 Camp solenoidal. 169
4.3.3 Camp laplacian. 174
4.3.4 Camp biscalar. 175
4.3.5 Camp general (oarecare). 176
CUPRINS 7
4.4 Determinari de campuri 176
4.4.1 Determinarea unui camp scalar de gradient dat. 176
4.4.2 Determinarea unui camp vectorial de rotor si divergenta
date. 178
5 Principalele ecuatii ale fizicii matematice. 181
5.1 Ecuatii cu derivate partiale de ordinul I. 181
5.1.1 Integrale prime. 181
5.1.2 Sisteme simetrice. 182
5.1.3 Ecuatii cu derivate partiale de ordin I liniare si omogene. 185
5.1.4 Ecuatii cu derivate partiale de ordin I (cvasiliniare). 188
5.1.5 Probleme rezolvate. 191
5.2 Ecuatii cu derivate partiale de ordinul al doilea. 195
5.2.1 Generalitati. 195
5.2.2 Ecuatii liniare in derivate partiale de ordin II. 198
5.3 Exercitii si probleme propuse 231

Extras din curs:

in multe aplicatii concrete multimea R a numerelor reale nu este suficienta

pentru a exprima rezultatele obtinute. Astfel in rezolvarea efectiva a ecuatiei

de gradul al doilea:

ax2 + bx + c = 0; a; b; c 2 R; a 6= 0 (1.1)

cu formula:

x1;2 =

tb -

p

b2 t 4ac

2a

(1.2)

deoarece b2 t 4ac poate sa fie negativ, apar numere care nu pot fi reale(nici

un numar real ridicat la patrat nu este negativ). Aceasta reprezinta unul din

motivele introducerii multimii numerelor complexe notata cu C cu proprietatea

R - C si presupunem ca exista un element(numar) din C, notat cu i, astfel

incat i nu apartinne lui R, i apartine lui C si orice element z 2 C fiind o pereche

ordonata de numere reale,notata cu z = (x; y) in care x = Rez; y = Imz (citite

real de z, reprezinta partea reala a numarului complex z, respectiv imaginar

de z, si reprezinta partea imaginara a numarului complex z ). Prin definitie

vom lua:

(1; 0) = 1; (0; 1) = i (1.3)

care reprezinta numerele complexe 1, respectiv i. Produsul acestora cu numere

reale, nenule vor fi definite astfel:

a(1; 0) = (a; 0) = a; b(0; 1) = (0; b) = bi; (8)a; b 2 R; (1.4)

9

10 CAPITOLUL 1. FUNCT II DE O VARIABILa COMPLEX- A.

Egalitatea numerelor complexe o vom defini astfel:

(x1; y1) = (x2; y2) , x1 = x2 si y1 = y2; (1.5)

Adunarea numerelor complexe o vom defini astfel:

(x1; y1) + (x2; y2) = (x1 + x2; y1 + y2); (1.6)

inmutirea numerelor complexe o vom defini astfel:

(x1; y1)(x2; y2) = (x1x2 t y1y2; x1y2 + x2y1); (1.7)

in acest mod multimea numerelor complexe C poate fi considerata ca fiind

definita axiomatic(ca multimea numerelor reale R) utilizand proprietatile

multimii R. Din proprietatea inmultirii se deduce:

i2 = (0; 1)(0; 1) = (t1; 0) = t1: (1.8)

in plus deoarece:

(a; b) = (a; 0) + (0; b) = a1 + bi = a + ib; (1.9)

vom nota in viitor un numar complex z 2 C; z = (x; y) prin z = x + iy =

Rez + iImz si vom putea scrie:

C = R + iR: (1.10)

Din modul de constructie al multimii C ca pereche ordonata de numere reale,

(x; y) 6= (y; x), rezulta posibilitatea reprezentarii numerelor complexe ca puncte

din planul R2 asupra careia nu vom mai insista, fiind studiata in liceu. Modul

de reprezentare(constructie) a multimii C fac valabilein C axiomele de adunare

si inmultire si axioma de distributivitate, ceeace inseamna ca opratiile de

adunare si inmultire vor avea aceleasi proprietati in C ca si in R. Axiomele

de ordine nu sunt valabile in C, de exemplu, daca am presupune i 2 C, i

pozitiv va trebui sa avem ii > 0 ceea ce inseamna t1 > 0, absurd, iar daca se

presupune i < 0 atunci ti > 0 si (ti)(ti) = i = t1 si deci nu putem admite

axioma de ordine.

Vom studia ce seintampla cu multimea C cand z seindeparteaza de origine.

in R s-a pus in evidenta elementele t1;+1, pentru aceasta vom utiliza

posibilitatea identificarii punctelor din planul complex cu punctele sferei din

R3 si se identifica planul complex cu punctele sferei unitate din R3.(Fig.1.1)

Planul xOy sau x3 = 0 Daca z = x + iy 2 C = xOy = x1Oy1, z are

coordonatele (x, y, 0) in R3. Sfera are ecuatia:

x21

+ x22

+ x23

= 1: (1.11)

1.1. NUMERE COMPLEXE. 11

Fig. 1.1:

N(0; 0; 1) este polul nord al sferei. Dreapta (D) ce trece prin N si prin z

inteapa sfera in Z si va avea coordonatele:

Download gratuit

Documentul este oferit gratuit,
trebuie doar să te autentifici in contul tău.

Structură de fișiere:
  • Matematici speciale.pdf
Alte informații:
Tipuri fișiere:
pdf
Diacritice:
Da
Nota:
10/10 (1 voturi)
Nr fișiere:
1 fisier
Pagini (total):
228 pagini
Imagini extrase:
228 imagini
Nr cuvinte:
55 839 cuvinte
Nr caractere:
270 258 caractere
Marime:
983.11KB (arhivat)
Publicat de:
Anonymous A.
Nivel studiu:
Facultate
Tip document:
Curs
Domeniu:
Matematică
Tag-uri:
functii, ecuatii, solutii
Predat:
la facultate
Materie:
Matematică
Sus!