1

المرجع الالكتروني للمعلوماتية

تاريخ الرياضيات

الاعداد و نظريتها

تاريخ التحليل

تار يخ الجبر

الهندسة و التبلوجي

الرياضيات في الحضارات المختلفة

العربية

اليونانية

البابلية

الصينية

المايا

المصرية

الهندية

الرياضيات المتقطعة

المنطق

اسس الرياضيات

فلسفة الرياضيات

مواضيع عامة في المنطق

الجبر

الجبر الخطي

الجبر المجرد

الجبر البولياني

مواضيع عامة في الجبر

الضبابية

نظرية المجموعات

نظرية الزمر

نظرية الحلقات والحقول

نظرية الاعداد

نظرية الفئات

حساب المتجهات

المتتاليات-المتسلسلات

المصفوفات و نظريتها

المثلثات

الهندسة

الهندسة المستوية

الهندسة غير المستوية

مواضيع عامة في الهندسة

التفاضل و التكامل

المعادلات التفاضلية و التكاملية

معادلات تفاضلية

معادلات تكاملية

مواضيع عامة في المعادلات

التحليل

التحليل العددي

التحليل العقدي

التحليل الدالي

مواضيع عامة في التحليل

التحليل الحقيقي

التبلوجيا

نظرية الالعاب

الاحتمالات و الاحصاء

نظرية التحكم

بحوث العمليات

نظرية الكم

الشفرات

الرياضيات التطبيقية

نظريات ومبرهنات

علماء الرياضيات

500AD

500-1499

1000to1499

1500to1599

1600to1649

1650to1699

1700to1749

1750to1779

1780to1799

1800to1819

1820to1829

1830to1839

1840to1849

1850to1859

1860to1864

1865to1869

1870to1874

1875to1879

1880to1884

1885to1889

1890to1894

1895to1899

1900to1904

1905to1909

1910to1914

1915to1919

1920to1924

1925to1929

1930to1939

1940to the present

علماء الرياضيات

الرياضيات في العلوم الاخرى

بحوث و اطاريح جامعية

هل تعلم

طرائق التدريس

الرياضيات العامة

نظرية البيان

الرياضيات : التحليل : التحليل العقدي :

Cauchy-Riemann Equations

المؤلف:  Abramowitz, M. and Stegun, I. A.

المصدر:  Handbook of Mathematical Functions with Formulas, Graphs, and Mathematical Tables, 9th printing. New York: Dover

الجزء والصفحة:  ...

18-10-2018

1635

Cauchy-Riemann Equations

 

Let

 f(x,y)=u(x,y)+iv(x,y),

(1)

where

 z=x+iy,

(2)

so

 dz=dx+idy.

(3)

The total derivative of f with respect to z is then

(df)/(dz) = (partialf)/(partialx)(partialx)/(partialz)+(partialf)/(partialy)(partialy)/(partialz)

(4)

= 1/2((partialf)/(partialx)-i(partialf)/(partialy)).

(5)

In terms of u and v, (5) becomes

(df)/(dz) = 1/2[((partialu)/(partialx)+i(partialv)/(partialx))-i((partialu)/(partialy)+i(partialv)/(partialy))]

(6)

= 1/2[((partialu)/(partialx)+i(partialv)/(partialx))+(-i(partialu)/(partialy)+(partialv)/(partialy))].

(7)

Along the real, or x-axis, partialf/partialy=0, so

 (df)/(dz)=1/2((partialu)/(partialx)+i(partialv)/(partialx)).

(8)

Along the imaginary, or y-axis, partialf/partialx=0, so

 (df)/(dz)=1/2(-i(partialu)/(partialy)+(partialv)/(partialy)).

(9)

If f is complex differentiable, then the value of the derivative must be the same for a given dz, regardless of its orientation. Therefore, (8) must equal (9), which requires that

 (partialu)/(partialx)=(partialv)/(partialy)

(10)

and

 (partialv)/(partialx)=-(partialu)/(partialy).

(11)

These are known as the Cauchy-Riemann equations.

They lead to the conditions

(partial^2u)/(partialx^2) = -(partial^2u)/(partialy^2)

(12)

(partial^2v)/(partialx^2) = -(partial^2v)/(partialy^2).

(13)

The Cauchy-Riemann equations may be concisely written as

(df)/(dz^_) = 1/2[(partialf)/(partialx)+i(partialf)/(partialy)]

(14)

= 1/2[((partialu)/(partialx)+i(partialv)/(partialx))+i((partialu)/(partialy)+i(partialv)/(partialy))]

(15)

= 1/2[((partialu)/(partialx)-(partialv)/(partialy))+i((partialu)/(partialy)+(partialv)/(partialx))]

(16)

= 0,

(17)

where z^_ is the complex conjugate.

If z=re^(itheta), then the Cauchy-Riemann equations become

(partialu)/(partialr) = 1/r(partialv)/(partialtheta)

(18)

1/r(partialu)/(partialtheta) = -(partialv)/(partialr)

(19)

(Abramowitz and Stegun 1972, p. 17).

If u and v satisfy the Cauchy-Riemann equations, they also satisfy Laplace's equation in two dimensions, since

 (partial^2u)/(partialx^2)+(partial^2u)/(partialy^2)=partial/(partialx)((partialv)/(partialy))+partial/(partialy)(-(partialv)/(partialx))=0

(20)

 (partial^2v)/(partialx^2)+(partial^2v)/(partialy^2)=partial/(partialx)(-(partialu)/(partialy))+partial/(partialy)((partialu)/(partialx))=0.

(21)

By picking an arbitrary f(z), solutions can be found which automatically satisfy the Cauchy-Riemann equations and Laplace's equation. This fact is used to use conformal mappings to find solutions to physical problems involving scalar potentials such as fluid flow and electrostatics.


REFERENCES:

Abramowitz, M. and Stegun, I. A. (Eds.). Handbook of Mathematical Functions with Formulas, Graphs, and Mathematical Tables, 9th printing. New York: Dover, p. 17, 1972.

Arfken, G. "Cauchy-Riemann Conditions." §6.2 in Mathematical Methods for Physicists, 3rd ed. Orlando, FL: Academic Press, pp. 360-365, 1985.

Knopp, K. "The Cauchy-Riemann Differential Equations." §7 in Theory of Functions Parts I and II, Two Volumes Bound as One, Part I. New York: Dover, pp. 28-31, 1996.

Krantz, S. G. "The Cauchy-Riemann Equations." §1.3.2 in Handbook of Complex Variables. Boston, MA: Birkhäuser, p. 13, 1999.

Levinson, N. and Redheffer, R. M. Complex Variables. San Francisco, CA: Holden-Day, 1970.

Zwillinger, D. Handbook of Differential Equations, 3rd ed. Boston, MA: Academic Press, p. 137, 1997.

EN

تصفح الموقع بالشكل العمودي