المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

الرياضيات
عدد المواضيع في هذا القسم 9761 موضوعاً
تاريخ الرياضيات
الرياضيات المتقطعة
الجبر
الهندسة
المعادلات التفاضلية و التكاملية
التحليل
علماء الرياضيات

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر
The structure of the tone-unit
2024-11-06
IIntonation The tone-unit
2024-11-06
Tones on other words
2024-11-06
Level _yes_ no
2024-11-06
تنفيذ وتقييم خطة إعادة الهيكلة (إعداد خطة إعادة الهيكلة1)
2024-11-05
مـعاييـر تحـسيـن الإنـتاجـيـة
2024-11-05


Cauchy-Riemann Equations  
  
976   01:10 مساءً   date: 18-10-2018
Author : Abramowitz, M. and Stegun, I. A.
Book or Source : Handbook of Mathematical Functions with Formulas, Graphs, and Mathematical Tables, 9th printing. New York: Dover
Page and Part : ...


Read More
Date: 28-11-2018 424
Date: 1-11-2018 486
Date: 14-10-2018 1340

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.




الجبر أحد الفروع الرئيسية في الرياضيات، حيث إن التمكن من الرياضيات يعتمد على الفهم السليم للجبر. ويستخدم المهندسون والعلماء الجبر يومياً، وتعول المشاريع التجارية والصناعية على الجبر لحل الكثير من المعضلات التي تتعرض لها. ونظراً لأهمية الجبر في الحياة العصرية فإنه يدرّس في المدارس والجامعات في جميع أنحاء العالم. ويُعجب الكثير من الدارسين للجبر بقدرته وفائدته الكبيرتين، إذ باستخدام الجبر يمكن للمرء أن يحل كثيرًا من المسائل التي يتعذر حلها باستخدام الحساب فقط.وجاء اسمه من كتاب عالم الرياضيات والفلك والرحالة محمد بن موسى الخورازمي.


يعتبر علم المثلثات Trigonometry علماً عربياً ، فرياضيو العرب فضلوا علم المثلثات عن علم الفلك كأنهما علمين متداخلين ، ونظموه تنظيماً فيه لكثير من الدقة ، وقد كان اليونان يستعملون وتر CORDE ضعف القوسي قياس الزوايا ، فاستعاض رياضيو العرب عن الوتر بالجيب SINUS فأنت هذه الاستعاضة إلى تسهيل كثير من الاعمال الرياضية.

تعتبر المعادلات التفاضلية خير وسيلة لوصف معظم المـسائل الهندسـية والرياضـية والعلمية على حد سواء، إذ يتضح ذلك جليا في وصف عمليات انتقال الحرارة، جريان الموائـع، الحركة الموجية، الدوائر الإلكترونية فضلاً عن استخدامها في مسائل الهياكل الإنشائية والوصف الرياضي للتفاعلات الكيميائية.
ففي في الرياضيات, يطلق اسم المعادلات التفاضلية على المعادلات التي تحوي مشتقات و تفاضلات لبعض الدوال الرياضية و تظهر فيها بشكل متغيرات المعادلة . و يكون الهدف من حل هذه المعادلات هو إيجاد هذه الدوال الرياضية التي تحقق مشتقات هذه المعادلات.