复平面

✍ dations ◷ 2025-10-29 21:45:28 #复平面

数学中,复平面(英语:Complex plane)是用水平的实轴与垂直的虚轴建立起来的复数的几何表示。它可视为一个具有特定代数结构笛卡儿平面(实平面),一个复数的实部用沿着 x-轴的位移表示,虚部用沿着 y-轴的位移表示。

复平面有时也叫做阿尔冈平面,因为它用于阿尔冈图中。这是以让-罗贝尔·阿尔冈(1768-1822)命名的,尽管它们最先是挪威-丹麦土地测量员和数学家卡斯帕尔·韦塞尔(1745-1818)叙述的。阿尔冈图经常用来标示复平面上函数的极点与零点的位置。

复平面的想法提供了一个复数的几何解释。在加法下,它们像向量一样相加;两个复数的乘法在极坐标下的表示最简单——乘积的长度或模长是两个绝对值或模长的乘积,乘积的角度或辐角是两个角度或辐角的和。特别地,用一个模长为 1 的复数相乘即为一个旋转。

在复分析中复数通常用符号 z {displaystyle z} -平面上,并称 f ( z ) {displaystyle f(z)} -平面中的一个点集。用符号记成

并经常将函数 f {displaystyle f} -平面(带有坐标 ( x , y ) {displaystyle (x,y)} -平面(带有坐标 ( u , v ) {displaystyle (u,v)} -平面副本,每一个沿着实轴剪开。在一个副本上我们定义 1 的平方根为 e 0 = 1 {displaystyle e^{0}=1} -平面, 0 arg w < π {displaystyle 0leq arg w<pi } -平面, π arg w < 2 π {displaystyle pi leq arg w<2pi } -平面(除去点 w = 0 {displaystyle w=0} -片面的像只绕一周。

形式微分说明

由此我们可说 f {displaystyle f} -平面副本开始,但这一次每个沿着实轴从 z = 1 {displaystyle z=-1} -平面。则这个平面上出现一个铅直洞,在此处两个切割连接起来。如果当切割是从 z = 1 {displaystyle z=-1} 沿负实轴到无穷,然后沿正实轴到 z = 1 {displaystyle z=1} ,又是如何呢?同样可以构造一个黎曼曲面,但这一次“洞”是水平的。 从拓扑上说,这两个黎曼曲面是等价的,它们都是亏格为 1 的可定向二维曲面。

本文中上面几节将“复平面”处理为复数的几何类比。尽管术语“复平面”这种用法具有长期与数学悠久的历史,但并不意味着是惟一的称之为“复平面”的数学概念。至少有三种其它可能。

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