講義内容詳細:複素解析Ⅰ

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年度/Academic Year 2022
授業科目名/Course Title (Japanese) 複素解析Ⅰ
英文科目名/Course Title (English) Complex Analysis I
学期/Semester 前期 単位/Credits 2
教員名/Instructor (Japanese) 谷口 健二
英文氏名/Instructor (English) TANIGUCHI Kenji

講義概要/Course description
解析学 IA,IB, 解析学 II で学んだ関数は,実変数の実数値関数であったが,複素解析は複素変数の複素数値関数であり,しかも各点で複素微分可能な関数を対象にする(これを正則関数と呼ぶ).
多項式関数や有理関数は,正則関数の例であるが,指数関数や三角関数も複素変数の指数関数に拡張される.関数の定義域を複素領域にまで拡げて考えることの利点は,その関数の重要な性質や情報が,複素数の世界において初めて浮かび上がってくることにある.
複素解析 I では,複素解析の基本的な部分を学ぶ.正則関数の定義を与えた後,理論の基礎であるコーシーの積分定理から始めて,正則点におけるべき級数展開,孤立特異点におけるローラン級数展開,一致の定理などを経て,留数定理とその定積分計算への応用までを講義する.
なお,習得には問題演習が不可欠であり,「複素解析 I 演習」を並行して履修することを強く勧める.
達成目標/Course objectives
複素関数の正則性について理解し,複素関数としての指数関数,三角関数,対数関数などの計算ができるようになること.また,コーシーの積分公式や留数の原理を用いた複素積分の計算,およびそれを実積分に応用して,実関数の積分が計算できるようになることを目標とする.
履修条件(事前に履修しておくことが望ましい科目など)/Prerequisite
同時に開講される「複素解析I演習」を並行して履修することを強く勧める.
解析学 IA,解析学 IB,線形代数 IA,線形代数 IB,解析学 II の内容を仮定する.特に解析学 IA, IB, II で学んだ,テイラー展開やべき級数をよく復習しておくこと.また,解析学IIIで学んだ線積分の扱いに慣れていることが望ましい.
授業計画/Lecture plan
1
授業計画/Class ガイダンス.
オンライン授業(オンデマンド型).CoursePower上で行う.
この講義の進め方を説明した後,解析学についてこれまでに学んだ内容を復習する.
2
授業計画/Class 複素数と複素平面.複素微分
複素数と複素平面について復習した後,複素関数の連続性と微分を解説する.
3
授業計画/Class 正則関数.初等関数(1)
正則関数を定義し,正則性の判定に使われるコーシー・リーマンの方程式を解説する.
その後で正則関数の例として,多項式関数・有理関数,指数関数,三角関数について解説する.
4
授業計画/Class 初等関数(2).複素線積分(1)
正則関数の例の続きとして,対数関数,一般のべき関数について述べた後,複素線積分の定義を解説する.
5
授業計画/Class 複素線積分(2).コーシーの積分定理(1)
複素線積分の基本的な性質を解説し,コーシーの積分定理への導入を行う.
6
授業計画/Class コーシーの積分定理(2)
コーシーの積分定理の局所版を証明し,大域版の証明の概略を述べる.また積分路の変更についても解説する.
7
授業計画/Class コーシーの積分公式.べき級数 (1)
前半ではコーシーの積分公式ととその積分計算への応用について解説する.
後半ではべき級数の基本事項について解説する.
8
授業計画/Class べき級数 (2).解析関数
べき級数の収束半径,べき級数の様々な演算に関して解説する.
また,正則関数のべき級数展開について解説する.
9
授業計画/Class 初等関数のべき級数展開.一致の定理
最初にロピタルの公式を述べた後,べき級数の例として初等関数のべき級数展開を紹介し,最後に解析接続の原理である一致の定理について解説する.
10
授業計画/Class ローラン展開
孤立特異点におけるローラン展開,極と真性特異点について解説する.
11
授業計画/Class 留数定理.実定積分への応用(1)
極における留数の定義を与え,留数定理について解説する.
また,留数定理の応用として,三角関数の有理関数の定積分を求める方法を紹介する.
12
授業計画/Class 実定積分の応用(2)
留数定理の応用の続きとして,有理関数の無限区間上の定積分やフーリエ変換の計算例を紹介する.
13
授業計画/Class 実定積分への応用 (3)
留数定理の応用の続きとして,多価関数を含む定積分の計算例を紹介する.
14
授業計画/Class リューヴィルの定理.最大値の原理
コーシーの積分公式の応用として,リューヴィルの定理,代数学の基本定理,最大値の原理などについて解説する.
15
授業計画/Class 質疑応答.
 
事前学習/Preparation 前回の講義ノートを読んで復習する.
事後学習/Reviewing 今回の講義で学んだことの要点を整理し,必要なら参考書を用いて理解を深める.また,講義の中で練習問題が出題された場合にはそれを解く.
授業方法/Method of instruction
区分/Type of Class 対面授業 / Classes in-person
実施形態/Class Method 通常型 / regular
補足事項/Supplementary notes第1週はオンライン授業(オンデマンド型)で行う.第2週以降は対面授業(通常型)で行う.また必要に応じて演習を行う.
活用される授業方法/Teaching methods used
成績評価方法/Evaluation
1 試験 Exam 100% 期末試験の結果により評価する.
教科書/Textbooks
 コメント
Comments
1 特定の教科書は使いません.
参考書/Reference books
 著者名
Author
タイトル
Title
出版社
Publisher
出版年
Published year
ISBN 
1 神保道夫 複素関数入門 (現代数学への入門) 岩波書店 2003 4000068741
2 木村俊房,高野恭一 関数論 朝倉書店 1991 4254114370
3 谷口健二,時弘哲治 複素解析 (理工系の数理) 裳華房 2013 4785315598
メッセージ/Message

数学の理解には問題演習が不可欠である.複素解析I演習を合わせて履修するのみでなく,理解したと思えるまで演習することが必要である.
その他/Others


キーワード/Keywords
複素数         正則関数     コーシー・リーマンの方程式     コーシーの積分定理・積分公式     有理型関数と極     留数定理・留数解析     一致の定理と解析接続     最大値の原理