第六章 / 6.5
指数对数与条带
教材158—160页上部
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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。