Cauchy-Riemann-Differentialgleichungen

Identifikation der komplexen Zahlen IR2

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Sei . Da die Abbildung bijektiv ist, kann man mit der Umkehrabbildung

Vektoren aus dem eineindeutig wieder eine komplexen Zahl zuordnen.

Realteil- und Imaginärteilfunktion

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Zerlegt man nun eine Funktion mit in ihren Real- und Imaginärteil mit reellen Funktionen , mit und , so hat die totale Ableitung der Funktion als Darstellungsmatrix die Jacobi-Matrix

Geben Sie für die komplexwertige Funktion   die Abbildungen   mit   konkret an.

Auswertung der Jacobimatrix in einem Punkt

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Dabei liefert die Auswertung der Jacobimatrix in einem Punkt   die totale Ableitung in dem Punkt  

 

Cauchy-Riemann-Differentialgleichungen

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Eine Funktion   ist in   genau dann komplex differenzierbar, wenn sie reell differenzierbar ist und für   mit  ,   mit   die Cauchy-Riemannschen Differentialgleichungen

 
 

erfüllt sind.

Zusammenhang zwischen den partiellen Ableitungen

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In dem folgenden Erläuterungen wird die Definition der Differenzierbarkeit in   auf Eigenschaften der partiellen Ableitungen in der Jacobimatrix zurückgeführt.

Wenn der folgende Limes für   für   mit   offen existiert

 ,

bedeutet  , dass für beliebige Folgen   Definitionsbereich   mit   auch

 

erfüllt ist.

Man betrachtet nun von diesen beliebigen Folgen nur die Folgen für die beiden folgenden Grenzwertprozessen mit  :

 ,
 ,

Teil 3: Grenzwertprozess Realteil

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Durch Einsetzen der Komponentenfunktionen für den Realteil und Imaginärteil   ergibt sich mit  

 
 
 

Teil 4: Grenzwertprozess Imaginärteil

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Bei der Anwendung auf die zweite Gleichung erhält man mit  

 
 
 ,
 

Teil 5: Realteil- und Imaginärteilvergleich

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Durch Gleichsetzung der Terme von (3) und (4) und Vergleich von Realteil und Imaginärteil erhält man die Cauchy-Riemann-Differentialgleichungen.

  • Realteil:  
  • Imaginärteil:  

Teil 6: Partielle Ableitung in Richtung Realteil

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Die partiellen Ableitungen in   der Cauchy-Riemann-Differentialgleichungen können auch in   dargestellt werden mit  ,  ,   und  .

 ,
 ,
 ,

Teil 7: Partielle Ableitung in Richtung Imaginärteil

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Die partiellen Ableitungen in   der Cauchy-Riemann-Differentialgleichungen können auch in   dargestellt werden mit  ,  ,   und  .

 ,
 ,
 .

Teil 8: Cauchy-Riemann-DGL mit Funktionen in  

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Die partiellen Ableitungen der Cauchy-Riemann-Differentialgleichungen können auch in   dargestellt werden mit  ,  ,  :

  • Realteil:  
  • Imaginärteil:  

Siehe auch

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