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科目の概要

複素解析について深く理解するための授業を行う。まず、基礎となる複素数や複素関数を学び、正則関数の定義から具体的な関数の計算までを学ぶ。次に、複素平面上での積分理論を整理し、特に線積分、コーシーの積分定理や公式について詳しい説明を行う。さらに、ベキ級数による関数の表現やローラン展開、留数定理などを学び、理論と具体的な計算の両面から理解する。最終的には、正則関数の諸性質について考え、複素解析の美しさと奥深さを感じてもらえるようにする。授業を通じ、複素解析の基本理論と計算技術を身につける。

科目情報

履修想定年次
2年次
単位数
2単位
開講Q
1Q、3Q
科目区分
選択
授業の方法
オンデマンド科目
評価方法
確認レポート 50% , 単位認定試験 50%
科目コード
MTH-2-C1-1030-006
到達目標
複素解析の理解を深め、正則関数や複素線積分、コーシーの積分定理・公式、ベキ級数、級数の収束などの学修を経て、数学理論の理解を深める。さらに、それらを用いた複雑な計算や証明に挑戦することで、数理的思考力を育む。
教科書・参考書
  • 【教科書】オリジナル教材【参考書】入門複素関数(川平友規/裳華房)2019
授業時間外の学修
各回の授業内容は繰り返し見返し、各回二時間ほど復習を行ってください。また、次回の学修内容についてもあらかじめ不明な単語や前提となる知識をWebで調べるなどして各回三時間ほど予習を行ってください。
特記事項
順次公開予定

授業計画

1
ガイダンス

複素数、複素数平面、複素関数を学ぶことで、複素解析を学ぶための基礎知識を身につける。

2
正則関数

正則関数の定義から理解を深め、具体的な例を通じて理解を深める。さらに、コーシー・リーマン方程式や等角性、ヤコビ行列を学び正則性の理解につなげる。

3
初等関数

指数関数や三角関数をはじめ、オイラーの公式、対数関数、冪乗といった初等関数について複素関数としての理解を深める。

4
複素線積分

複素線積分の概念を深め、その定義や基本性質を理解する。線積分の計算を身につけ、パラメータの取り替えや不等式評価などの基本的な性質を学ぶ。

5
コーシーの積分定理

最も重要な定理であるコーシーの積分定理を学ぶ。定理を用いた積分計算の例や、グリーンの定理との関係、証明の概略を理解する。

6
コーシーの積分公式

コーシーの積分公式の理解を深め、その証明と導関数と積分の関連性を学び、正則関数の解析性を理解し、積分計算を具体例を通じて修得する。

7
ベキ級数

ベキ級数について学修する。級数の収束、テイラー展開、その一意性や具体例を通して理解を深め、項別微積分を身につける。

8
初等関数の冪級数展開

指数関数、対数関数、三角関数、冪乗関数といった初等関数の冪級数展開を学ぶ。これらを通して、関数を無限級数として表すことの理解と技術を身につける。

9
一致の定理

数学的な一致の定理とその証明手法について学修し、解析接続やガンマ関数の解析接続を理解する。さらに、リーマン面の基本的な知識も身につける。

10
ローラン展開と特異点

ローラン展開の理解と具体的な計算例の学修を深める。ローラン展開の一意性とその意義について学ぶ。さらに、孤立特異点、極と留数について理解を深める。

11
留数定理

留数の計算例を学び、留数定理を深く理解する。留数定理を用いた積分計算や三角関数、有理関数の広義積分の手法を身につける。

12
留数定理を用いた積分計算

留数定理を活用した積分の計算法を学ぶ。半周分の積分やフーリエ変換の計算、多価関数の積分の理解を深める。

13
等角写像

一次分数変換から始め、鏡像の原理、シュワルツの補題、ジューコフスキー変換、リーマンの写像定理まで等角写像の理論と応用を修得する。

14
正則関数の諸性質1

リュービルの定理や代数学の基本定理などを修得する。モレラの定理や原始関数を理解し、正則関数の収束についても学ぶ。

15
正則関数の諸性質2

極限を用いた正則関数の最大値原理、偏角の原理、ルーシェの定理の理解を深め、開写像定理の理解を深める。偏角の原理を用いた方程式の解法も学ぶ。

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