复分析 I · 路径积分实验

同端点,不同路径

起点固定为 1,终点固定为 −1。换一个被积函数,观察路径形状怎样进入积分;右图画的是积分累加出的复数,坐标含义与左图不同。

实线:上半圆虚线:下半圆点划线:折线

路径 z(s)

复平面 · 起点 1 → 终点 −1
三条从1到−1的路径上半圆逆时针、下半圆顺时针。折线顶点可拖动或用方向键微调,坐标输入框提供等价操作。
拖动紫色顶点,或按方向键每次移动 0.05。坐标范围 −2.2 至 2.2。

累计积分 I(s)

积分值平面 · 两轴按同一比例缩放
沿三条路径累计的积分轨迹每条积分轨迹从零开始,终点为整条路径的积分。图下方给出当前累计值。
1.00
上半圆I(1.00) ≈ 3.141593iz(1.00) ≈ −1

走完整条路径,再比较

路径精确结果小数显示
上半圆
下半圆
折线

理论:先检查定义域

上半圆参数是 z=eit,t 从 0 到 π;下半圆的 t 从 0 到 −π。两条路都从 1 出发,顶部的上半圆箭头向左。

计算:轨迹怎样画出来

图形沿参数取样,再用公式计算累计值;表格中的小数四舍五入至 6 位。折线的两段各占一半参数区间,因此 s 不是弧长比例。曲线取样和连线只帮助观察,不代替理论证明。

对 1/z 与 1/z²,先检查每一条边到原点的最短距离。经过原点时拒绝计算;距离小于 10⁻⁸ 时也暂停计算并提示数值保护。z² 在原点有定义,不受这条限制。