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[科普中国]-连续曲线

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定义

在直角坐标系中一条连续曲线L的参数方程为

此处是实连续函数,那么在复平面上,连续曲线L就可以表示为

此处是实变量的复连续函数2。

相关性质概念及性质指定了起点和终点的连续曲线称为有向曲线,若不作特别说明,一般规定沿参数 t 增加的方向为曲线正方向,即连续曲线(1)以为起点,而以为终点,这时(1)的反向曲线可表作

即L的两个端点重合,则称L为闭曲线。若有,使得z(t1)=z(t2),它们就是曲线L上的重点,没有重点的曲线称为简单曲线,仅仅在两个端点重合的曲线称为简单闭曲线

若有使得而z(t)是上的广义连续函数,则称L为广义连续曲线。例如,射线为广义简单曲线;直线为广义简单闭曲线。

连续曲线经连续函数映照的象仍是一条连续曲线,它的参数表示为

一条简单闭曲线L将平面分为两个没有交集的区域,它们以L为公共边界,其中一个为有界的区域,称为内部;另一个为无界的区域,称为外部。这是著名的约当定理

以上结论对扩充复平面上的广义简单闭曲线也是正确的,只是被它分成的两个区域将都是无界的。

如果一个区域的边界为简单闭曲线,则规定边界曲线(相对于区域的)正方向为:当沿边界曲线正方向行进时,区域应保持在其左方。

扩充复平面上的一个区域D称为单连通区域,若属于D的任意一条简单闭曲线的内部或外部之一仍属于D,否则就称为多连通区域。复平面及扩充复平面本身就都是单连通区域。

例如,圆周将扩充复平面分为两个区域,圆内及圆外,它们都是单连通区域,它们以圆周为公共边界。显然,对于不包含点的复平面,圆外不再是单连通区域,而是一个无界的多连通区域。

从扩充复平面上除去一条非闭的简单曲线L,余下的部分是一个单连通区域,这样的非闭的简单曲线L形象地称为割口,所得的区域称为带割口的区域,割口上的点(非端点)看作是重叠在一起的分别属于割口两侧的两个边界点。

例如沿正半实轴割开的复平面:就是一个带割口的区域;沿着区间[一1,1]割开的扩充复平面也是一个带割口的区域。

是复平面上n+1条简单闭曲线,其中这n条曲线互不相交且互不包含另一条曲线在其内部,但它们全在L0的内部,则称以这n+1条简单闭曲线为边界的区域为n+1连通区域。特别地,上述的n+1条简单闭曲线都允许其中任意一条退化为一段制口,甚至是一个孤立点,例如圆环及邻环都是有界的二连通区域;再如,若L0退化为点,那得到的将是扩充复平面上的无界的n+1连通区域;若L0不存在,那么,以这n条曲线为边界的区域就是扩充复平面上的无界的n连通区域2。