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保角映射


共形映射,也称为共形映射、共形变换、保角变换或双全纯映射,是一种转型 w=f(z)保留当地特色.解析函数在任何点都是保角的其中有一个非零 导数.相反,具有连续偏导数的复变量的任何保角映射导数是解析的。保角映射在复杂的分析以及物理和工程的许多领域。

保留角度大小但不保留其方向的贴图称为等角映射(丘吉尔和布朗1990年,第241页)。

保形变换共形轮廓

上图显示了规则网格的几个保角变换。在上图中,等高线为|z(z)|与相应的轮廓一起显示转型。Moon and Spencer(1988)和Krantz(1999,第183-194页)给出了共形映射表。

Szegö的一种方法给出了正方形到圆盘的保角映射的迭代近似,并且可以使用椭圆函数实现精确映射(Oberhettinger和Magnus 1949;Trott 2004,第71-77页)。

θφ成为曲线的切线伽马射线f(伽马)z0(零)w_0(周_0)在中复平面,

w-w_0型=f(z)-f(z0)
(1)
=(f(z)-f(z0))/(zz0)
(2)
 arg(w-w_0)=arg[(f(z)-f(z_0))/(z-z_0)]+arg(z-z_0)。
(3)

然后作为w->w_0z->z0,

 φ=argf^'(z0)+θ
(4)
 |w|=|f^'(z_0)||z|。
(5)

A函数f: C->C是保角的若(iff)有复数a=0b条这样的话

 f(z)=az+b
(6)

对于z(单位:C)(《将军》1999年,第80页)。此外,如果h: C->C是一个分析函数,如下所示

 lim_(|z|->+inft)|h(z)|=+inft,
(7)

然后小时是中的多项式z(z)(格林和“将军”1997;“将军”1999,第80页)。

保角变换在解决物理问题方面非常有用。通过出租w=f(z),这个真实的想像的部分属于w(z)必须满足Cauchy-Riemann方程拉普拉斯方程,所以它们自动提供标量潜在的和所谓的流函数。如果可以找到解决方案有效的物理问题,通过工作,我们获得了一个可能很难直接获得的解决方案向后的。

例如,让

 w(z)=Az^n=Ar^ne^(intheta),
(8)

这个真实的想像的部分然后给予

φ=Ar^ncos(θ)
(9)
磅/平方英寸=Ar^nsin(ntheta)。
(10)
保形-2

对于n=-2,

φ=A/(r^2)cos(2θ)
(11)
磅/平方英寸=-A/(r^2)sin(2theta),
(12)

这是一个双重系统双纽线(兰姆1945年,第69页)。

保形-1

对于n=-1,

φ=A/rcostheta公司
(13)
磅/平方英寸=-A/r菊花。
(14)

此解决方案由以下两个系统组成圈子、和φ势能函数两个人平行反向带电线电荷(费曼等人。1989, §7-5; 兰姆1945年,第69页)。

保形12

对于n=1/2,

φ=Ar^(1/2)cos(θ/2)=Asqrt((sqrt(x^2+y^2)+x)/2)
(15)
磅/平方英寸=Ar^(1/2)sin(θ/2)=Asqrt((sqrt(x^2+y^2)-x)/2)。
(16)

φ给出了薄板边缘附近的场(费曼等人。1989, §7-5).

保形1

对于n=1,

φ=Arcostheta=Ax
(17)
磅/平方英寸=Arsintheta=是的,
(18)

给出了两条直线(Lamb 1945,第68页)。

共形32

对于n=3/2,

 w=Ar^(3/2)e^(3itheta/2)。
(19)

φ给出了矩形角外侧附近的场(费曼等人。1989,§7-5).

共形2

对于n=2,

周=A(x+iy)^2=A[(x^2-y^2)+2ixy]
(20)
φ=A(x^2-y^2)=Ar^2cos(2θ)
(21)
磅/平方英寸=2Axy=Ar^2sin(2theta)。
(22)

这是两个垂直的 双曲线、和φ势能函数在…的中间附近两点电荷或带电体开口侧的场正确的指挥(Feynman 1989,§7-3)。


另请参见

分析函数,Cauchy-Riemann方程,Cayley变换,保角的投影,离散保角映射,谐波函数,间接地保角映射,等角映射,拉普拉斯的方程式,莫比乌斯变换,拟共形映射,克里斯托费尔映射,类似 在数学世界课堂上探索这个主题

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引用如下:

埃里克·魏斯坦(Eric W.Weisstein)。“保角映射。”发件人数学世界--Wolfram Web资源。https://mathworld.wolfram.com/ConformalMapping.html

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