اجازه دهید

f(x,y)=u(x,y)+iv(x,y),

(1)

جایی که

z=x+iy،

(2)

بنابراین

dz=dx+idy.

(3)

مشتق کل fبا توجه به zسپس است

(df)/(dz)=(جزئی)/(جزئی)(جزئی)/(جزئی)+(جزئی)/(جزئی)(جزئی)/(جزئی)

(4)

=1/2 ((جزئی)/(جزئی)-i(جزئی)/(جزئی)).

(5)

از نظر توو v، ( 5 ) می شود

(df)/(dz)=1/2[((جزئی)/(جزئی)+i(جزئی)/(جزئی))-i((جزئی)/(جزئی)+i(جزئی)/(جزئی))]

(6)

=1/2[((جزئی)/(جزئی)+i(جزئی)/(جزئی))+(-i(جزئی)/(جزئی)+(جزئی)/(جزئی))].

(7)

در امتداد محور واقعی یا x- محور ، جزئی / جزئی = 0, بنابراین

(df)/(dz)=1/2((partialu)/(partialx)+i(partialv)/(partialx)).

(8)

در امتداد محور خیالی یا y - , partialf/partialx=0, so

(df)/(dz)=1/2(-i(partialu)/(جزئی)+(جزئی)/(جزئی)).

(9)

اگر مختلط قابل تفکیکf باشد ، پس مقدار مشتق باید برای یک معین ، صرف نظر از جهت آن، یکسان باشد. بنابراین، ( 8 ) باید برابر با ( 9 ) باشد که مستلزم آن است dz

(جزئی)/(جزئی)=(جزئی)/(جزئی)

(10)

و

(partialv)/(partialx)=-(partialu)/(partialy).

(11)

این معادلات به عنوان معادلات کوشی-ریمان شناخته می شوند.

آنها منجر به شرایط می شوند

(جزئی^2u)/(جزئی*^2)=-(جزئی^2u)/(جزئی^2)

(12)

(جزئی^2v)/(جزئی*^2)=-(جزئی^2v)/(جزئی^2).

(13)

معادلات کوشی-ریمان را می‌توان به طور خلاصه به این صورت نوشت

(df)/(dz^_)=1/2 [(جزئی)/(جزئی)+i(جزئی)/(جزئی)]

(14)

=1/2[((جزئی)/(جزئی)+i(جزئی)/(جزئی))+i((جزئی)/(جزئی)+i(جزئی)/(جزئی))]

(15)

=1/2[((جزئی)/(جزئی)-(جزئی)/(جزئی))+i((جزئی)/(جزئی)+(جزئی)/(جزئی))]

(16)

=0،

(17)

مزدوج مختلط کجاست z^_.

اگر z=re^(itheta)، پس معادلات کوشی-ریمان تبدیل می شود

(جزئی)/(جزئی)=1/r(partialv)/(partialteta)

(18)

1/r(partialu)/(partialtheta)=-(partialv)/(partialr)

(19)

(آبراموویتز و استگان 1972، ص 17).

اگر معادلات کوشی-ریمان را برآورده کنند، معادله لاپلاس را در دو بعد نیز برآورده می توکنند ، زیرا v

(جزئی^2u)/(جزئی*^2)+(جزئی^2u)/(جزئی^2)=جزئی/(جزئی)((جزئی)/(جزئی))+جزئی/(جزئی)(-(جزئی)/ (جزئی))=0

(20)

(جزئی^2v)/(جزئی*^2)+(جزئی^2v)/(جزئی^2)=جزئی/(جزئی)(-(جزئی)/(جزئی))+جزئی/(جزئی)((جزئی)/ (جزئی))=0.

(21)

با انتخاب دلخواه f(z)، راه حل هایی می توان یافت که به طور خودکار معادلات کوشی-ریمان و معادله لاپلاس را برآورده می کنند. این واقعیت برای استفاده از نگاشتهای منسجم برای یافتن راه حل برای مشکلات فیزیکی مربوط به پتانسیل های اسکالر مانند جریان سیال و الکترواستاتیک استفاده می شود.

منبع

https://mathworld.wolfram.com/Cauchy-RiemannEquations.html