数学物理方法 吴崇试 习题解答
《数学物理方法》第一章作业参考解答
《数学物理方法》第一章作业参考解答1. 利用复变函数导数的定义式，推导极坐标系下复变函数),(),()(ϕρϕρiv u z f +=的C-R 条件为∂∂−=∂∂∂∂=∂∂ϕρρϕρρu v vu 11 证：由于复变函数)(z f 可导，即沿任何路径，任何方式使0→∆z 时，z z f z z f ∆−∆+)()(的极限都存在且相等，因此，我们可以选择两条特殊路径，（1）沿径向，0→∆=∆ϕρi e z.ϕϕρρϕρρϕρρϕρϕρϕρρϕρρϕρϕρρi i e v i u e iv u iv u z f f −→∆∂∂+∂∂=∆−−∆++∆+=∆−∆+),(),(),(),(),(),(),(),(lim（2）沿半径为ρ的圆周，()()ϕρρρρϕϕϕϕϕ∆≈−=∆=∆∆+i i i i e i e e e zϕϕϕϕϕρϕϕρϕϕρϕρϕρϕρϕϕρϕϕρρϕρϕρϕϕρϕϕρϕρϕϕρi i i i e u i v ie iv u iv u e e iv u iv u zf f −∆→∆∂∂−∂∂=∆−−∆++∆+=−−−∆++∆+=∆−∆+1),(),(),(),(),(),()1(),(),(),(),(),(),(lim以上两式应相等，因而，ϕρρ∂∂=∂∂vu 1 ϕρρ∂∂−=∂∂u v 1 2. 已知一平面静电场的等势线族是双曲线族C xy =,求电场线族，并求此电场的复势（约定复势的实部为电势）。
如果约定复势的虚部为电势，则复势又是什么？解：0)(2=∇xy xy y x u =∴),(由C-R 条件可得C x x b x y u x b x v x b y y x v y x u y v +−=⇒−=∂∂−=′=∂∂+=⇒=∂∂=∂∂2221)()()(21),(C y x y x v +−−=)(21),(22电场线族为：（或者：由 +−=+−=∂∂+∂∂=222121),(y x d ydy xdx dy y v dx x v y x dv ，得C y x y x v +−−=)(21),(22）iC z i i C y x xy +−=+−−+=2222)(21w 复势为：若虚部为电势，则xy y x v =),(同理由C-R 条件可得Cx x A x y v x A x u x A y y x u y x v y u +=⇒=∂∂=′=∂∂+−=⇒−=∂∂−=∂∂2221)()()(21),(C y x y x u +−=)(21),(22C z ixy C y x +=++−=22221)(21w 复势为：3．讨论复变函数||)(xy iy x z f =+=在0=z 的可导性？（提示：选择沿X 轴、Y 轴和Y=aX 直线讨论）解：考虑当函数沿y=ax 趋近z=0时2)(ax z f = )1()1(||||lim )()(lim00+±=+∆−∆+=∆−∆+→∆→∆ia aia x x a x x a z z f z z f x z 可见上式是和a 有关的，不是恒定值所以该函数在z=0处不可导4.判断函数()()111)(2−++=−+=z z z z z z f 的支点，选定一个单值分支)(0z f ，计算)(0x f ？计算)(0i f −的值？ 解：可能的支点为∞−=,1,1,0z 。
数理习题解答
数学物理方法习题解答一、复变函数部分习题解答第一章1、证明Re z 在z 平面上处处不可导。
证明：令Re z u iv =+。
Re z x =，,0u x v ∴==。
1u x ∂=∂，0v y ∂=∂，u v x y∂∂≠∂∂。
于是u 与v 在z 平面上处处不满足C －R 条件， 所以Re z 在z 平面上处处不可导。
2、试证()2f z z=仅在原点有导数。
证明：令()f z u iv =+。
()22222,0f z z x y u x y v ==+ ∴ =+=。
2,2u u x y x y ∂∂= =∂∂。
v v x y∂∂ ==0 ∂∂。
所以除原点以外，,u v 不满足C －R 条件。
而,,u u v vx y x y∂∂∂∂ , ∂∂∂∂在原点连续，且满足C －R 条件，所以()f z 在原点可微。
()0000x x y y u v v u f i i x x y y ====⎛⎫∂∂∂∂⎛⎫'=+=-= ⎪ ⎪∂∂∂∂⎝⎭⎝⎭。
或：()()()2*000lim lim lim 0z z x y z f z x i y z∆→∆→∆=∆=∆'==∆=∆-∆=∆。
22***0*000lim lim lim()0z z z z z z z zz z z z z z z z z=∆→∆→∆→+∆+∆+∆∆==+−−→∆∆∆。
【当0,i z z re θ≠∆=，*2i ze zθ-∆=∆与趋向有关，则上式中**1z z z z ∆∆==∆∆】3、设333322()z 0()z=00x y i x y f z x y ⎧+++≠⎪=+⎨⎪⎩，证明()z f 在原点满足C －R 条件，但不可微。
证明：令()()(),,f z u x y iv x y =+，则()332222220,=00x y x y u x y x y x y ⎧-+≠⎪=+⎨+⎪⎩，332222220(,)=00x y x y v x y x y x y ⎧++≠⎪=+⎨+⎪⎩。
数学物理方法课后答案 (2)
2
2+ 4 i
1+i
[( x 2 − y 2 ) + 2ixy ](dx + idy )
86 − 6i 3
= ∫ [ x 2 − (3 x − 2) 2 + 2ix(3 x − 2)](1 + 3i ) dx = −
（3）沿1 + i 到 2 + i ，再到 2 + 4i 的折线。
I =∫
2 1
2+ 4 i
L
∫ ∫
L
f (ξ )[
f (ξ ) Δ z ∫ L (ξ − z ) 2 (ξ − z − Δ z ) d ξ
ξ − z ( ξ − z − Δz )
2
d ξ ， 现 在 讨 论 能 否 找 到 δ ( ε )， 使 当 Δ z < δ 时 d ,同 时 将 2
上 式 成 立 。 因 本 题 是 讨 论 Δ z → 0时 的 积 分 极 限 ， 不 妨 令 Δ z < min z − ξ = d 代 入 有 Δ I ≤ δ
4 4 1 1 0 0
I3 = ∫ {[2(t2 + 3) + (2t)2 ]2dt + [3(2t)-(t2 + 3)]2tdt} = ∫ (24t 2 + 12 − 2t 3 − 6t )dt =
数学物理方法习题及解答1
数学物理方法习题及解答1试题1一、单项选择题1.复通区域柯西定理（）（A ）0)(=?dz z f l（B ）0)(1=∑?=n i l idz z f （C ）0)()(1=+∑??=ni l lidz z f dz z f （l 是逆时针方向，i l 也是逆时针方向）(D)0)()(1=+∑??=ni l lidz z f dz z f （l 是逆时针方向，i l 是顺时针方向）2.周期偶函数:,cos)(10为其中k k k a lxk a a x f ∑∞=+=π：（）（A ）?=lk d l k f l a 0cos )(1ξπξξ （B ）?-=ll k d l k f l a ξπξξcos )(1（C ） ?=lk k d l k f l a 0cos )(1ξπξξδ （D ）?lkk d lk f l a 0cos)(2ξπξξδ 3.柯西公式为：（）（A ）ξξξπd z f i n z f l ?-=)(2!)( (B) ξξξπd z f i z f l ?-=)(21)( (C) ξξξπd z f i z f l n ?-=)()(21)( (D) ξξξπd z f i n z f l n ?-=)()(2!)( 4.在00=z 的邻域上把()=z f 2zz )(sin 展开为（）（A ）+-+-!6!4!21642z z z(B) +-+-!7!5!31642z z z (C) +-+-6421642z z z(D) +-+-!7!5!31864z z z5.求()z z f sin 1=在z 0=πn 的留数为（）（A ）!1n （B ）n （C ）n )1(- （D ）16.以下那一个是第一类边界条件（）（A ）)(),(t f t x u ax == （B ）)(,()t f t x u ax n == （C ）)()(t f H u ax n u =+= （D ）lx ttlx xu Mg t x u ==-=),(7.下列公式正确的为：（A ）)()()(0x f dx x x f t =-?+∞∞-δ （B ）0)()(0=-?+∞∞-dx x x f t δ （C ）∞=-?+∞∞-dx x x f t )()(0δ （D ）)()()(0t t f dx x x f =-?+∞∞-δ8.勒让德方程为（A ）0)1(2)1(222=++--y l l dx dy x dx yd x（B ）0]1)1([2)1(22222=--++--y x m l l dx dy x dx y d x（C ）0)(22222=-++y dx dy x dx ym x d x（D ）0)(22222=+-+y dxdy x dx y m x d x9.m 阶贝塞尔方程为：（A ）0)(22222=--+R m x dx dR x dx R d x （B ）0)(22222=-++R m x dx dR x dx R d x （C ）0)(22222=+-+R m x dxdR x dx R d x （D ）0)(2222=-++R m x dxdR x dx R d x 上 10Z 0是方程W ‘’+P （Z ）W ‘+Q （Z ）W=0的正则奇点，用级数解法求解时，这个方程的“判定方程“为（A ）0)1(21=++---q sp s s （B ）0)1(21=++--q sp s s （C ）0)1(11=++---q sp s s （D ）0)1(22=++---q sp s s二、填空题1、已知解析函数22),()(y x y x u z f -=的实部，则这个解析函数为。
数学物理方法习题解答(完整版)
数学物理方法习题解答一、复变函数部分习题解答第一章习题解答1、证明Re z 在z 平面上处处不可导。
证明：令Re z u iv =+。
Re z x =，,0u x v ∴==。
1u x ∂=∂，0v y ∂=∂，u v x y∂∂≠∂∂。
于是u 与v 在z 平面上处处不满足C －R 条件， 所以Re z 在z 平面上处处不可导。
2、试证()2f z z=仅在原点有导数。
证明：令()f z u iv =+。
()22222,0f z z x y u x y v ==+ ∴ =+=。
2,2u u x y x y ∂∂= =∂∂。
v v x y∂∂ ==0 ∂∂。
所以除原点以外，,u v 不满足C －R 条件。
而,,u u v vx y x y∂∂∂∂ , ∂∂∂∂在原点连续，且满足C －R 条件，所以()f z 在原点可微。
()0000x x y y u v v u f i i x x y y ====⎛⎫∂∂∂∂⎛⎫'=+=-= ⎪ ⎪∂∂∂∂⎝⎭⎝⎭。
或：()()()2*000lim lim lim 0z z x y z f z x i y z∆→∆→∆=∆=∆'==∆=∆-∆=∆。
22***0*000lim lim lim()0z z z z z z z zz z z z z z z z z=∆→∆→∆→+∆+∆+∆∆==+−−→∆∆∆。
【当0,i z z re θ≠∆=，*2i ze zθ-∆=∆与趋向有关，则上式中**1z z z z ∆∆==∆∆】3、设333322()z 0()z=00x y i x y f z x y ⎧+++≠⎪=+⎨⎪⎩，证明()z f 在原点满足C －R 条件，但不可微。
证明：令()()(),,f z u x y iv x y =+，则()332222220,=00x y x y u x y x y x y ⎧-+≠⎪=+⎨+⎪⎩，332222220(,)=00x y x y v x y x y x y ⎧++≠⎪=+⎨+⎪⎩。
数学物理方法 吴崇试
数学物理方法吴崇试数学物理方法是指利用数学工具和物理理论对实际问题进行分析和解决的一种方法。
数学物理方法在科学研究和工程应用中起着重要的作用，它能够帮助我们深入理解自然现象，并且为我们提供了一种准确、精确的表达和描述现象的方式。
数学物理方法的应用范围非常广泛，从基础物理学的量子力学、电磁学、热力学等到应用物理学的材料科学、天体物理学等各个领域都可以应用数学物理方法进行分析和研究。
数学物理方法的一个重要应用是对物理系统的建模和求解。
在物理学研究中，我们通常需要对物理系统进行建模，即将实际问题转化为数学模型，并通过求解数学模型得到对问题的解答。
数学物理方法可以帮助我们构建合适的数学模型，并利用数学方法对模型进行求解。
例如，在量子力学中，我们可以通过波函数来描述微观粒子的行为，而利用薛定谔方程对波函数进行求解可以得到粒子的能级和波函数的模式。
另一个重要的应用是对实验数据的分析和处理。
在实验物理学中，我们通常需要对实验数据进行处理和分析，从而得到实验结果并进行验证。
数学物理方法可以提供各种统计分析、拟合曲线、误差估计等工具，帮助我们对实验数据进行处理。
例如，在材料科学中，我们可以利用数学统计方法来分析材料的性能，通过拟合曲线来估计材料的属性，并对实验误差进行估计。
数学物理方法还可以帮助我们解决一些复杂的物理问题。
在解决实际问题时，往往会遇到一些复杂的方程和算法，这些问题可能无法通过常规的方法求解。
数学物理方法提供了一些高级的数学技术，如微分方程的变换方法、线性代数的矩阵计算等，可以帮助我们解决这些复杂问题。
例如，在天体物理学中，我们可以利用数值计算方法来模拟恒星的演化过程，通过数值计算可以获得恒星的质量、温度和亮度等重要参数。
除了上述应用之外，数学物理方法还可以用于优化问题和控制问题的研究。
在一些工程学科中，我们通常需要对一些系统进行优化设计和控制。
数学物理方法可以提供优化算法和控制理论，帮助我们设计出最优的方案和实现控制目标。
数学物理方法习题解答
习题解答
向安平
B xiangap@ xiangap@
成都信息工程学院光电技术系 2006 年 9 月 11 日
前 言
本书供电子科学与技术专业和光信息科学与技术专业《数学物理方法》课程教学使用． 本教学参考书仅供授权读者在计算机上阅读，不能编辑、拷贝和打印．经作者授权，可取消全 部限制． 在第一版中只收录了必要的试题，以后将增补习题的数量和类型，在每章增加内容小结和解题 方法讨论．欢迎读者提供建议． 作为本书的第一版，错误和排版差错在所难免，敬请读者指正．
§ 1.1 复数与复数运算
1. 下列式子在复平面上各具有怎样的意义? (1) | x |≤ 2. (2) | z − a |=| z − b | （a 、b为复常数）. (3) Rez > 1 2. (1) | x |≤ 2 解一：|z| = | x + iy| = 部． x2 + y2 ≤ 2，或 x2 + y2 ≤ 4．这是以原点为圆心而半径为2的圆及其内
z?az?bx?a12y?a22x?b12y?b22于是x?a12y?a22x?b12y?b22即2y?a2?b2b2?a22x?a1?b1a1?b1y?a2b22x?a1b12a1?b1b2?a22a2b2这是一条直线是一条过点a和点b连线的中点a1b12且与该直线垂直的直线
数 学 物 理 方 法
解二：按照模的几何意义，|z|是复数z = x + iy与原点间的距离，若此距离总是≤ 2，即表示 以原点为圆心而半径为2的圆内部． (2) |z − a| = |z − b| ( a、b为复常数)． 解一：设z = x + iy, z = a1 + ia2 , b = b1 + ib2 ； ( x − a1 )2 + (y − a2 )2 , ( x − b1 )2 + (y − b2 )2 ,
数学物理方法第1章复变函数-2016解答
【解】 设方根为 w k ，根据上面公式有
wk
1 e n
i 2kπ n
k 0,1,2,…,n 1
当 n=2 时，其根为 1. 对应于单位圆与实轴
的两交点.
22
当 n 3 时，各根分别位于单位圆 z 1的内接正多边
形的顶点处，其中一个顶点对应着主根： w0 1 , (k 0 ) .
面上的一个矢量， 为矢量长度，
为幅角 。记
z ei
z=x+iy=2k 幅角主值：0 Arg z 2 , Arg z ,
(z 0, ; k 0,1,2,...)
注：arg ：argument (幅角、宗量，自变量）
数学物理方程(方法)
共60学时，3学分.
（以课堂讲授为主，加强课前和课后练习）
考试时间：暂定11月30日下午 考核方式：30%作业+70%期末考试
主要参考书目：
1. 梁昆淼 《数学物理方法》（第四版）高等教育出版社. 2. 吴崇试，《数学物理方法》，北京大学出版社 3. 冉扬强，《数学物理方法》， 科学出版社。 4. 王友年等《数学物理方法》，大连理工大学出版社
等式，对于 x 0 ，其辐角不满足要求.
24
1.2 复变函数 (一) 复变函数的定义
在复平面上一点集 E 中每一点z ，都有一个或几个 复数w与之对应，称w为 z 的函数，E 为定义域，记 w =f(z)，z E 。z有时称为宗量(argument) 或自变量。 实函数: y=f(x)= ± x^(1/2), x>=0 多值
17
N
A’
A
S
球的南极与复数平面的原 点相切，平面上任意点 A 与球的北极由一条直线相 连，直线与球相交于 A’ 。 由此，每一有限的复数 投 影到球上一点 。这个投影 叫测地投影，这个球叫复 数球。
数学物理方法课后答案 (1)
16x2 + 25 y2 = (20)2 ，点集为椭圆： ( x )2 + ( y )2 = 1 54
(4)
z −1 = z +1
(x −1)2 + y2 (x +1)2 + y2
≤1
x2 − 2x +1+ y2 ≤ x2 + 2x +1+ y2
②
将①式与②式相除，易见 c 3 = 1,即 c = 1，由此得证。
8.试利用 Re z = x ≤ x2 + y2 = z 证明 z1 + z2 ≥ z1 + z2 , z1 − z2 ≥ z1 − z2
证 将第一个不等式两边平方，则不等式右边的式子为
z1 + z 2 2 = ( z1 + z 2 )( z1 + z 2 )∗ = z1 z1∗ + z 2 z 2∗ + z1 z 2∗ + z1∗ z 2
= 2sinα 2
iπ −α
e2
= 2sin α 2
⎡π ⎢⎣cos
−α 2
+
i
sin
⎛ ⎜⎝
π
−α 2
⎞⎤ ⎟⎠⎥⎦
（6） (
3 + i)−3 = (
( 3 − i)3
=
−1i
=
1
e
−i
π 2
=
− 1 i sin π
3 + i)3( 3 − i)3 8 8
82
（7）
2i −1 +
i
数学物理方法第三版课后练习题含答案
数学物理方法第三版课后练习题含答案前言本文为数学物理方法第三版（Mathematical Methods in the Physical Sciences, 3rd Edition）的课后练习题及答案。
该书是经典的大学物理数学教材，广泛应用于物理、数学、工程等领域的学生和教师。
本文主要适用于该书的读者，希望能够帮助大家更好地掌握数学物理方法。
第一章1.1 给定函数 $f(x)=\\sin(x)$，求以下数值：(a) f(0)答：$f(0) = \\sin(0) = 0$(b) $f(\\pi)$答：$f(\\pi) = \\sin(\\pi) = 0$(c) $f(\\pi/2)$答：$f(\\pi/2) = \\sin(\\pi/2) = 1$(d) $f(-\\pi/2)$答：$f(-\\pi/2) = \\sin(-\\pi/2) = -1$1.2 给定函数f(x)=e x，求以下数值：(a) f(0)答：f(0)=e0=1(b) $f(\\ln 2)$答：$f(\\ln 2) = e^{\\ln 2} = 2$(c) $f(-\\ln 2)$答：$f(-\\ln 2) = e^{-\\ln 2} = 1/2$(d) f(−1)答：$f(-1) = e^{-1} \\approx 0.368$1.3 求解以下方程：(a) x2−2x−3=0解：使用求根公式 $x=\\frac{-b\\pm\\sqrt{b^2-4ac}}{2a}$，得$$x = \\frac{2\\pm\\sqrt{2^2-4\\times1\\times(-3)}}{2\\times1} = -1,3 $$所以方程的根为x=−1和x=3。
(b) x3+2x2−5x−6=0解：使用因式分解法，先猜一个根为x=1，得到一个因式(x−1)，然后用多项式长除法得到：x3+2x2−5x−6=(x−1)(x2+3x+6)不易得到另外两个根的精确解，所以这里只给出结果，方程的根为x=1，$x=-\\frac{3}{2}+i\\frac{\\sqrt{3}}{2}$ 和 $x=-\\frac{3}{2}-i\\frac{\\sqrt{3}}{2}$。
数学物理方法习题解答(完整版)
数学物理方法习题解答一、复变函数部分习题解答第一章习题解答1、证明Re z 在z 平面上处处不可导。
证明：令Re z u iv =+。
Re z x =，,0u x v ∴==。
1ux∂=∂，0v y ∂=∂，u v x y ∂∂≠∂∂。
于是u 与v 在z 平面上处处不满足C －R 条件， 所以Re z 在z 平面上处处不可导。
2、试证()2f z z=仅在原点有导数。
证明：令()f z u iv =+。
()22222,0f z z x y u x y v ==+ ∴ =+=。
2,2u u x y x y ∂∂= =∂∂。
v vx y∂∂ ==0 ∂∂。
所以除原点以外，,u v 不满足C －R 条件。
而,,u u v vx y x y∂∂∂∂ , ∂∂∂∂在原点连续，且满足C －R 条件，所以()f z 在原点可微。
()000000x x y y u v v u f i i x x y y ====⎛⎫∂∂∂∂⎛⎫'=+=-= ⎪ ⎪∂∂∂∂⎝⎭⎝⎭。
或：()()()2*000lim lim lim 0z z x y z f z x i y z∆→∆→∆=∆=∆'==∆=∆-∆=∆。
22***0*00limlim lim()0z z z z z z zzz z z z z z zz z=∆→∆→∆→+∆+∆+∆∆==+−−→∆∆∆。
【当0,i z z re θ≠∆=，*2i z e z θ-∆=∆与趋向有关，则上式中**1z zz z∆∆==∆∆】 3、设333322()z 0()z=00x y i x y f z x y ⎧+++≠⎪=+⎨⎪⎩，证明()z f 在原点满足C －R 条件，但不可微。
证明：令()()(),,f z u x y iv x y =+，则()33222222,=00x y x y u x y x y x y ⎧-+≠⎪=+⎨+⎪⎩， 332222220(,)=00x y x y v x y x y x y ⎧++≠⎪=+⎨+⎪⎩。
数学物理方法第四版课后习题答案
数学物理方法第四版课后习题答案数学物理方法是一门综合性的学科，它既包含了数学的抽象思维和逻辑推理，又融合了物理的实证观察和实验验证。
对于学习数学物理方法的学生来说，课后习题是非常重要的一部分，通过解答习题可以巩固所学的知识，提高问题解决能力。
本文将为读者提供《数学物理方法第四版》课后习题的答案，帮助读者更好地理解课本内容。
第一章：数学物理方法的基础1.1 习题答案：a) 由于是一元函数，所以可以将其表示为幂级数的形式：f(x) = a0 + a1x + a2x^2 + ...将f(x)代入微分方程，整理得到：a2 + (a3 - a1)x + (a4 - 2a2)x^2 + ... = 0由于等式左侧是一个幂级数，所以等式两边的每一项系数都为零，解得：a2 = 0a3 - a1 = 0a4 - 2a2 = 0...解得：an = 0 (n为偶数)an = an-2/n(n-1) (n为奇数)b) 将f(x)代入微分方程，整理得到：2a2 + (3a3 - a1)x + (4a4 - 2a2)x^2 + ... = 0a2 = 0a3 - a1 = 0a4 - 2a2 = 0...解得：an = 0 (n为偶数)an = an-2/(n+1)(n+2) (n为奇数)1.2 习题答案：a) 根据题意，设矩形的长为L，宽为W，则有：2L + 2W = 100LW = A解得：L = 50 - WW(50 - W) = AW^2 - 50W + A = 0由于W为矩形的宽度，所以W > 0，根据二次方程的性质，判别式D = 2500 - 4A > 0解得：A < 625b) 根据题意，设矩形的长为L，宽为W，则有：2L + 2W = 100解得：L = 50 - WW(50 - W) = AW^2 - 50W + A = 0由于W为矩形的宽度，所以W > 0，根据二次方程的性质，判别式D = 2500 - 4A ≥ 0解得：A ≤ 625第二章：向量分析2.1 习题答案：a) 根据题意，设向量A的分量为(A1, A2, A3)，向量B的分量为(B1, B2, B3)，则有：A ×B = (A2B3 - A3B2, A3B1 - A1B3, A1B2 - A2B1)A ·B = A1B1 + A2B2 + A3B3解得：A ×B = (1, -1, 2)A ·B = 3b) 根据题意，设向量A的分量为(A1, A2, A3)，向量B的分量为(B1, B2, B3)，则有：A ×B = (A2B3 - A3B2, A3B1 - A1B3, A1B2 - A2B1)A ·B = A1B1 + A2B2 + A3B3A ×B = (1, -1, 2)A ·B = 0以上是《数学物理方法第四版》第一章和第二章部分习题的答案，希望读者通过这些答案能够更好地理解课本内容，提高问题解决能力。
《数学物理方法》答案
z 4 + a4 = 0 ( a > 0) 。
4
⎛z⎞ ⎜ ⎟ = −1 ( a > 0 ) 4 4 ; 解:由题意 z = − a ,所以有 ⎝ a ⎠
θ + 2 kπ i ⎛z⎞ z iπ = cos π + sin π = i e = e 4 (k = 0,1, 2,3) ⎜ ⎟ ⎝a⎠ ;所以 a ;
k = 0, ±1, ±2, ⋅⋅⋅
π
+ i 2kπ = ln 2 + i ( + 2kπ ) 4 4
π
3i = eiLn 3 = ei (ln 3+ 2 kπ ) = cos ln 3 + i sin ln 3 e 2+i = e 2 ei = e 2 (cos1 + i sin1) sin z lim =1 z →0 z 22，求证 sin z sin( x + iy ) lim = lim z →∞ x , y →∞ z x + iy 证: z = x + iy (x,y,均为实数)，所以
z = z2 = z3 = 1; 试证明 z1 , z2 , z3 是一 11.设 z1 , z2 , z3 三点适合条件 z1 + z2 + z3 = 0 及 1
个内接于单位圆
z =1 的正三角形的顶点。
∴ z1 = − z2 − z3 ; z2 = − z3 − z1; z3 = − z1 − z2 ; 证明： z1 + z2 + z3 = 0;
∂v ∂u = e x cos y − y sin ye x + x cos ye x = e x ( x cos y − y sin y ) + e x cos y ∂ y ∂x ； ∂u ∂v = −e x ( x sin y + sin y + y cos y ) = e x ( y cos y + x sin y + sin y ) ∂y ； ∂x ∂u ∂v ∂u ∂v = ; =− ∂x 。 满足 ∂x ∂y ∂y x, y ) 可微且满足 C − R 条件，故函数在 z 平面上解析。 即函数在 z 平面上 (
数学物理方法复习题答案
数学物理方法复习题答案一、单项选择题（每题2分，共10分）1. 以下关于复数的表述中，错误的是：A. 复数可以表示为a+bi的形式，其中a和b是实数，i是虚数单位B. 两个复数相等当且仅当它们的实部和虚部分别相等C. 复数的模是实部和虚部平方和的平方根D. 复数的共轭是将虚部的符号改变答案：D2. 傅里叶级数展开中，函数f(x)在区间[-L, L]上的傅里叶系数an的计算公式为：A. \(\frac{1}{L} \int_{-L}^{L} f(x) \cos\left(\frac{n\pix}{L}\right) dx\)B. \(\frac{1}{2L} \int_{-L}^{L} f(x) \sin\left(\frac{n\pix}{L}\right) dx\)C. \(\frac{1}{2L} \int_{-L}^{L} f(x) \cos\left(\frac{n\pix}{L}\right) dx\)D. \(\frac{1}{L} \int_{-L}^{L} f(x) \sin\left(\frac{n\pix}{L}\right) dx\)答案：C3. 以下哪个函数是偶函数：A. \(e^x\)B. \(\sin(x)\)C. \(x^2\)D. \(\cos(x)\)答案：C4. 拉普拉斯变换的定义是：A. \(F(s) = \int_{0}^{\infty} e^{-st} f(t) dt\)B. \(F(s) = \int_{-\infty}^{\infty} e^{-st} f(t) dt\)C. \(F(s) = \int_{0}^{\infty} e^{st} f(t) dt\)D. \(F(s) = \int_{-\infty}^{\infty} e^{st} f(t) dt\)答案：A5. 以下哪个积分是不定积分：A. \(\int e^x dx\)B. \(\int \frac{1}{x} dx\)C. \(\int \sin(x) dx\)D. \(\int \cos(x) dx\)答案：B二、填空题（每题3分，共15分）1. 复数 \(3 + 4i\) 的模是 ________。
数学物理方法+吴崇试+习题解答
4
3
均为常数；（6） z − i < 1 ，1 < z − i < 2 ；（7） z − a = z − b ， a ， b 为常数；（8）
z − a + z − b = c ，其中 a ， b ， c ，为常数，且 c > a − b ；（9） z + Re z < 1；（10）
0
<
arg
⎛ ⎜⎝
2
（9） Am = e ， Arg = 1+ 2kπ ， Re = e cos1， Im = e sin1；
（10） Am =1 ， Arg = ϕ ( x) + 2kπ ， Re = cos ⎡⎣ϕ ( x)⎤⎦ ， Im = sin ⎡⎣ϕ ( x)⎤⎦ ；
2．把下列关系用几何图形表示出来：
（1 ） z < 2 ， z = 2 ， z > 2 ；（2 ） Rez > 1 ， 1 < Im z < 2 ；（3 ） arg (1− z ) = 0 ，
=
x2 + x2
y +
2
(
−1− 2ix
y +1)2
，所以
0
<
arg
⎛ ⎜⎝
z z
− +
i i
⎞ ⎟⎠
<
π 4
⇔
0 < −2x < x2 + y2 −1，即 x < 0 且 ( x +1)2 + y2 > 2 。
3．已知一复数 z ，画出 iz ， −z ， z ， 1 ， 1 ，并指出它们之间的几何关系。 zz
把 z 写成 ρeiϕ ，则 iz = ρei(ϕ+π 2) ，即把 z 逆时针旋转 90 度。 −z = ρei(ϕ+π ) ，即把 z 逆时针 旋转 180 度。 z = ρe−iϕ ，即 z 关于实轴的对称点。 1 = 1 eiϕ ，即 z 关于单位圆的对称点。
数学物理方法试5答案
8b
∞
(2 k +1)2 π 2 a 2 t l2
sin
(2k + 1)π x l
（4）
本题共 15 分。 （1）式 5 分， （2）式 2 分， （3）式 6 分， （4）式 2 分。
1 3 1 x y ) = − xy, Δ(− xy 3 ) = − xy ， 6 6 1 3 1 1 1 ∴ 取v = − ( x y + xy 3 ) = − xy ( x 2 + y 2 ) = − ρ 4 cos ϕ sin ϕ = − ρ 4 sin 2ϕ 12 12 12 24 1 4 作为泊松方程的一个特解，并令∴ u = v + w = − ρ sin 2ϕ + w 代入方程，得到关于 w 的 24
m =1 m =1
∞
∞
（1）
该问题在圆内应该有限，所以必须令 D0 = 0, Cm = 0ϕ ) = C0 + ∑ ρ m ( Am cos mϕ + Bm sin mϕ ) = ∑ ρ m ( Am cos mϕ + Bm sin mϕ )
m =1 m=0
1 r l +1
)Pl (cos θ )
（1）
由于求解区域是 a < r < 2a ，将边界条件代入确定系数： 比较系数可得：
1 1 ⎧ A0 + B0 = 0, Al a l + Bl l +1 = 0(l ≠ 0) ⎪ a a ⎪ ⎨ ⎪ A0 + B0 1 = u0 , Al (2a)l + Bl 1 l +1 = 0(l ≠ 0) 2a (2a ) ⎪ ⎩
则
f ( z) = z 2 + i 。
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， Im
=
( −1)n
4
2
sin
π 8
；
（8）
1+ i 1−i
=
⎡ ⎢ ⎣
1
2ei(π 4+2nπ ) ⎤ 2
2e−iπ 4
⎥ ⎦
π i
=e
2+2nπ 2
=
ei⎛⎜⎝
π 4
+nπ
⎞ ⎟⎠
，(
n
=
0，1)，Am=1，Arg = π
+ nπ
+ 2kπ
，
4
( −1)n
( −1)n
Re =
， Im =
；
2
1−i
的实函数。
（1）Re = 1，Im =
3 ，Am =
Re2
+ Im2
=
2
，Arg
=
arctan
⎛ ⎜⎝
Im Re
⎞ ⎟⎠
+
2kπ
=π 3
+ 2kπ
；
（2）Re = 1− cosα ，Im = sinα ，Am = (1− cosα )2 + sin2 α = 2 − 2 cosα = 2sin α ，
( −1)k
k =0
(2k
n!
)!(n −
2k
) cosn−2k
!
ϕ
sin 2 k
ϕ
；
∑ ⎡⎣(n−1)/ 2⎤⎦
( ) sin nϕ =
−1 k
n!
cosn−2k −1 ϕ sin2k +1 ϕ 。
( ) ( ) k=0
2k +1 ! n − 2k −1 !
把 z 写成 ρeiϕ ，则 iz = ρei(ϕ+π 2) ，即把 z 逆时针旋转 90 度。 −z = ρei(ϕ+π ) ，即把 z 逆时针 旋转 180 度。 z = ρe−iϕ ，即 z 关于实轴的对称点。 1 = 1 eiϕ ，即 z 关于单位圆的对称点。
zρ
1 = 1 e−iϕ ，即 z 关于单位圆的对称点。 zρ
2n + 4
1π
⎞ ⎟⎠
，
Im
=
sin
⎛ ⎜⎝
2n + 4
1π
⎞ ⎟⎠
；
（7）
1+ i
=
4
2ei⎛⎜⎝
π 4
+
2nπ
⎞ ⎟⎠
2
=
4
2ei⎛⎜⎝
π 8
+ nπ
⎞ ⎟⎠
，(
n
=
0，1)， Am
=
4
2
，Arg = π
+ nπ
+ 2kπ
，
8
Re
=
4
2
cos
⎛ ⎜⎝
π 8
+
nπ
⎞ ⎟⎠
=
( −1)n
4
2
π cos
2
z3 − z1 2 z1
6．用复数 z 表示曲线上的变点。（1）写出经过点 a 且与复数 b 所代表的矢量平行的直线方 程；（2）写出以 d 和 −d 为焦点，长轴长 2a 的椭圆方程（ a > d ）。 （1）矢量 z − a 与矢量 b 平行，所以 z − a = kb ， k 为实数； （2）由椭圆定义得 z − d + z + d = 2a 。
则 z′ = z − z0 ，即 x′ + iy′ = x − x0 + i ( y − y0 ) ，由此得 x′ = x − x0 ， y′ = y − y0 。
（2）将坐标系 xOy 绕原点逆时针旋转θ 角得到坐标系 x′O′y′ 。如上面右图，x′O′y′ 系中 z′
只是比 xOy 系中 z 的幅角小θ ，即 z′ = ze−iθ ，由此得 x′ = x cosθ + y sinθ ，
z
2
z −1 = z − z + z −1 ≤ z − z + z −1 = z −1 + z z −1 ≤ z −1 + z arg z 。 z
（2）
如图， z1 ， z2 ， z3 在同一圆周上，α
= arg
z3 − z2 z3 − z1
，β
=
arg
z2 z1
。由于同弧所对圆周角是
圆心角的一半，所以α = 1 β ，即 arg z3 − z2 = 1 arg z2 。
=
x2 + x2
y +
2
(
−1− 2ix
y +1)2
，所以
0
<
arg
⎛ ⎜⎝
z z
− +
i i
⎞ ⎟⎠
<
π 4
⇔
0 < −2x < x2 + y2 −1，即 x < 0 且 ( x +1)2 + y2 > 2 。
3．已知一复数 z ，画出 iz ， −z ， z ， 1 ， 1 ，并指出它们之间的几何关系。 zz
11．设 z = p + iq 是实系数方程 a0 + a1z + a2 z2 +" + an zn = 0 的根，证明 z = p − iq 也是此
方程的根。
对方程两边取共轭得 a0 + a1z + a2 z 2 +" + an z n = 0 ，即 z 也满足此方程。
12．证明： sin4 ϕ = 1 (cos 4ϕ − 4 cos 2ϕ + 3) 。
y′ = −x sinθ + y cosθ 。
8．设复数
z1
，
z2
，
z3
满足
z2 z3
− −
z1 z1
=
z1 − z3 z2 − z3
。证明：
z2 − z1
=
z3 − z2
=
z1 − z3
。
如图， z2 − z1 = AB ei∠A ， z1 − z3 = AC ei∠C 。所以 AB = AC ， ∠A = ∠C 。
1．写出下列复数的实部，虚部，模和幅角：
（1）1+ i 3 ；（2）1− cosα + i sinα ， 0 ≤ α < 2π ；（3） eisin x ， x 为实数；（4） eiz ；
（5）ez ；（6） 4 −1 ；（7） 1+ i ；（8） 1+ i ；（9）e1+i ；（10）eiϕ(x) ，ϕ ( x) 是实变数 x
4．若 z = 1，试证明 az + b = 1， a ， b 为任意复数。 bz + a
( ) az + b 2 = (az + b) az + b = ( ) bz + a bz + a (bz + a)
a 2 + abz + abz + b 2 b 2 + abz + abz + a 2
= 1 ，所以
z z
− +
i i
⎞ ⎟⎠
<
π 4
。
（1）
（2）
（3） arg (1− z ) = arg (1− x − iy) = 0 ⇔ 1− x > 0 且 y = 0 ，即 x < 1， y = 0 ；
arg (1+ z) = arg (1+ x + iy) = π ⇔ 1+ x > 0 且 y = 3 (1+ x) ；
z2 − z3
（2）
如图若四点共圆，则有 ∠ACB = ∠ADB （同弧所对圆周角相等）。反之也成立。写成复数 形式即为 z1 − z3 z1 − z4 = 实数。
z2 − z3 z2 − z4
10．求下列方程的根，并在复平面上画出它们的位置。
（1） z2 +1 = 0 ；（2） z3 + 8 = 0 ；（3） z4 −1 = 0 ；（4） z4 +1 = 0 ；（5） z2n +1 = 0 ，n 为
（5） Am = ex ， Arg = y + 2kπ ， Re = ex cos y ， Im = ex sin y ；
（6）
4
−1
=
1
⎡⎣ei(π +2nπ ) ⎤⎦ 4
i 2n+1π
=e 4
，( n
= 0，1，2，3)， Am = 1 ， Arg =
2n +1π 4
+ 2kπ
，
Re
=
cos
⎛ ⎜⎝
−1−
2i )
=
arg
⎡⎣( x
−1)
+
i(
y
−
2)⎤⎦
<
π 3
⇔
0
<
x
−1
<
y
−
2
<
3 ( x −1) ；
（5）
（6）
（7）
（8）
( ) （9） z + Re z = x2 + y2 + x < 1，化简得 x < 1 1− y2 。 2
（10）
z−i z+i
=
x + i ( y −1) x + i ( y +1)
2
（9） Am = e ， Arg = 1+ 2kπ ， Re = e cos1， Im = e sin1；