
【计】 contour integration
all round; beleaguer; enclose; surround
clue; line; string; stringy; thread; tie; verge; wire
【医】 line; line Of occlusion; linea; lineae; lineae poplitea; mito-; nemato-
soleal line; strand; thread
【经】 line
integral
【计】 integral
【化】 integral
【医】 integration
围线积分(Contour Integral)是复变函数分析中的核心概念,指在复平面上沿某条闭合曲线(围线)对复函数进行的积分运算。其数学定义为:
$$ ointC f(z) , dz = lim{Delta zk to 0} sum{k=1}^n f(z_k) Delta z_k $$
其中,$C$为闭合路径,$z$为复变量,$f(z)$为解析函数。围线积分在电磁场理论、信号系统和量子力学中均有重要应用,例如计算复势场的环路积分或解析函数的奇点留数。
根据柯西积分定理,若$f(z)$在围线$C$及其内部解析,则积分结果为零;若区域内存在奇点,则可通过留数定理将积分转化为奇点处留数的求和。例如,计算积分$oint_{|z|=1} frac{1}{z} , dz$时,因函数在原点处有留数1,结果为$2pi i$。
工程领域常用围线积分分析系统的稳定性(如Nyquist判据)和频域响应。其物理意义可理解为沿闭合路径对复振幅的累积作用,这一特性在格林函数法和保角变换中进一步扩展了应用场景。
参考来源:
围线积分是复分析中的一个核心概念,指在复平面上沿一条闭合曲线(称为围线或闭合路径)对复变函数进行的积分。其数学形式为:
$$ oint_C f(z) , dz $$
其中:
柯西积分定理
若函数$f(z)$在围线$C$及其内部解析(处处可导),则积分值为零:
$$
oint_C f(z) , dz = 0
$$
留数定理
当函数在围线内有孤立奇点时,积分值等于$2pi i$乘以围线内所有奇点的留数之和:
$$
oint_C f(z) , dz = 2pi i cdot sum text{Res}(f, z_k)
$$
这一性质广泛用于计算实积分,例如:
$$
int_0^{2pi} frac{dtheta}{2+costheta} = frac{2pi}{sqrt{3}}
$$
路径方向约定
默认取逆时针方向为正方向,若取顺时针需添加负号。
实际应用中,围线积分常见于电磁场计算、量子力学路径积分和流体力学中的环量计算等领域。
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