复变函数课后部分习题解答

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复变函数课后部分答案

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1 u v . 4
2 2
7.已知映射 z , 求:
3
2)区域0 arg z
解: 2)设z = re ,
3

3
在平面上的像。
i 3 3 3i
i
w (re ) r e ,

3 映成0 arg z .
映射 z 将区域0 arg z
8.下列函数何处可导?何处解析? 1 )f ( z) x2 yi; 3) f ( z) xy 2 ix 2 y;
其实,世上最温暖的语言,“ 不是我爱你,而是在一起。” 所以懂得才是最美的相遇!只有彼此以诚相待,彼此尊重, 相互包容,相互懂得,才能走的更远。 相遇是缘,相守是爱。缘是多么的妙不可言,而懂得又是多么的难能可贵。否则就会错过一时,错过一世! 择一人深爱,陪一人到老。一路相扶相持,一路心手相牵,一路笑对风雨。在平凡的世界,不求爱的轰轰烈烈;不求誓 言多么美丽;唯愿简单的相处,真心地付出,平淡地相守,才不负最美的人生;不负善良的自己。 人海茫茫,不求人人都能刻骨铭心,但求对人对己问心无愧,无怨无悔足矣。大千世界,与万千人中遇见,只是相识的 开始,只有彼此真心付出,以心交心,以情换情,相知相惜,才能相伴美好的一生,一路同行。 然而,生活不仅是诗和远方,更要面对现实。如果曾经的拥有,不能天长地久,那么就要学会华丽地转身,学会忘记。 忘记该忘记的人,忘记该忘记的事儿,忘记苦乐年华的悲喜交集。 人有悲欢离合,月有阴晴圆缺。对于离开的人,不必折磨自己脆弱的生命,虚度了美好的朝夕;不必让心灵痛苦不堪, 弄丢了快乐的自己。擦汗眼泪,告诉自己,日子还得继续,谁都不是谁的唯一,相信最美的风景一直在路上。 人生,就是一场修行。你路过我,我忘记你;你有情,他无意。谁都希望在正确的时间遇见对的人,然而事与愿违时, 你越渴望的东西,也许越是无情无义地弃你而去。所以美好的愿望,就会像肥皂泡一样破灭,只能在错误的时间遇到错的人。 岁月匆匆像一阵风,有多少故事留下感动。愿曾经的相遇,无论是锦上添花,还是追悔莫及;无论是青涩年华的懵懂赏 识,还是成长岁月无法躲避的经历……愿曾经的过往,依然如花芬芳四溢,永远无悔岁月赐予的美好相遇。 其实,人生之路的每一段相遇,都是一笔财富,尤其亲情、友情和爱情。在漫长的旅途上,他们都会丰富你的生命,使 你的生命更充实,更真实;丰盈你的内心,使你的内心更慈悲,更善良。所以生活的美好,缘于一颗善良的心,愿我们都能 善待自己和他人。 一路走来,愿相亲相爱的人,相濡以沫,同甘共苦,百年好合。愿有情有意的人,不离不弃,相惜相守,共度人生的每 一个朝夕……直到老得哪也去不了,依然是彼此手心里的宝,感恩一路有你!

复变函数课后部分习题解答精编版

复变函数课后部分习题解答精编版

(1)(3-i)5解:3-i=2[cos( -30°)+isin(-30°)] =2[cos30°- isin30°](3-i)5=25[cos(30°⨯5)-isin(30°⨯5)]=25(-3/2-i/2) =-163-16i(2)(1+i )6解:令z=1+i 则x=Re (z )=1,y=Im (z )=1 r=z =22y x +=2tan θ=x y =1x>0,y>0∴θ属于第一象限角∴θ=4π ∴1+i=2(cos4π+isin 4π) ∴(1+i )6=(2)6(cos 46π+isin 46π) =8(0-i )=-8i1.2求下式的值 (3)61-因为-1=(cos π+sin π)所以61-=[cos(ππk 2+/6)+sin(ππk 2+/6)] (k=0,1,2,3,4,5,6).习题一1.2(4)求(1-i)31的值。

解:(1-i)31 =[2(cos-4∏+isin-4∏)]31=62[cos(12)18(-k ∏)+isin(12)18(-k ∏)](k=0,1,2)1.3求方程3z +8=0的所有根。

解:所求方程的根就是w=38-因为-8=8(cos π+isin π) 所以38-= ρ [cos(π+2k π)/3+isin(π+2k π)/3] k=0,1,2其中ρ=3r=38=2即w=2[cosπ/3+isinπ/3]=1—3i1w=2[cos(π+2π)/3+isin(π+2π)/3]=-22w=2[cos(π+4π)/3+isin(π+4π)/3]= 1—3i3习题二1.5 描出下列不等式所确定的区域或者闭区域,并指明它是有界还是无界的,单连通还是多连通的。

(1) Im(z)>0解:设z=x+iy因为Im(z)>0,即,y>0而)x-∞∈,(∞所以,不等式所确定的区域D为:不包括实轴的上半平面。

复变函数课后部分答案

复变函数课后部分答案

1 u v . 4
2 2
7.已知映射 z , 求:
3
2)区域0 arg z
解: 2)设z = re ,
3

3
在平面上的像。
i 3 3 3i
i
w (re ) r e ,

3 映成0 arg z .
映射 z 将区域0 arg z
8.下列函数何处可导?何处解析? 1 )f ( z) x2 yi; 3) f ( z) xy 2 ix 2 y;
3)u xy2 , v x 2 y,
u u v v y2, 2 xy, 2 xy, x 2 , u, v在复平面上可微; x y x y
y 2 x,2 xy 2 xy,
f ( z)在原点(0,0)上满足C R条件;
f ( z)仅在(0,0)上可导,在复平面上处处不解析。
9.指出下列函数的解析性区域,并求其导数。 1 3 1 )z 2iz; 3) 2 ; z 1
解: 1 )在整个复平面上解析 ,f ' ( z ) 3z 2i; 2z 3)除z 1点外处处解析, f ' ( z ) 2 ; 2 ( z 1)
2
11.求下列函数的奇点: z 1 z 3 1 ) 2 ; 2) . 2 2 z ( z 1) ( z 1) ( z 1)
x 1 2 有 , y 3 8
x 1 即 . y 11
3.将下列复数化为三角式和指数式: 1 ) 5i; 3)1 i 3;
解: 1 )z


i 2

;
3) z 2[cos( ) i sin( )] 2e ; 3 3

复变函数课后习题答案(全)

复变函数课后习题答案(全)

习题一谜底之勘阻及广创作2. 求下列复数的实部、虚部、模、幅角主值及共轭复数:(1)132i + (2)(1)(2)i i i -- (3)131i i i -- (4)8214i i i -+- 解:(1)1323213i z i -==+, 因此:32Re , Im 1313z z ==-, (2)3(1)(2)1310i i i z i i i -+===---, 因此,31Re , Im 1010z z =-=, (3)133335122i i i z i i i --=-=-+=-, 因此,35Re , Im 32z z ==-, (4)82141413z i i i i i i =-+-=-+-=-+因此,Re 1, Im 3z z =-=,3. 将下列复数化为三角表达式和指数表达式:(1)i (2)1-+ (3)(sin cos )r i θθ+(4)(cos sin )r i θθ- (5)1cos sin (02)i θθθπ-+≤≤解:(1)2cos sin 22ii i e πππ=+= (2)1-+23222(cos sin )233i i e πππ=+= (3)(sin cos )r i θθ+()2[cos()sin()]22i r i re πθππθθ-=-+-=(4)(cos sin )r i θθ-[cos()sin()]i r i re θθθ-=-+-=(5)21cos sin 2sin 2sin cos 222i i θθθθθ-+=+ 4. 求下列各式的值: (1)5)i - (2)100100(1)(1)i i ++-(3)(1)(cos sin )(1)(cos sin )i i i θθθθ+-- (4)23(cos5sin5)(cos3sin3)i i ϕϕϕϕ+- (5(6解:(1)5)i -5[2(cos()sin())]66i ππ=-+- (2)100100(1)(1)i i ++-50505051(2)(2)2(2)2i i =+-=-=-(3)(1)(cos sin )(1)(cos sin )i i i θθθθ-+-- (4)23(cos5sin5)(cos3sin3)i i ϕϕϕϕ+- (5=(6= 5.设12 ,z z i ==-试用三角形式暗示12z z 与12z z 解:12cos sin , 2[cos()sin()]4466z i z i ππππ=+=-+-,所以 12z z 2[cos()sin()]2(cos sin )46461212i i ππππππ=-+-=+, 6. 解下列方程:(1)5()1z i += (2)440 (0)z a a +=> 解:(1)z i += 由此25k i z i e i π=-=-, (0,1,2,3,4)k =(2)z ==11[cos (2)sin (2)]44a k i k ππππ=+++,那时0,1,2,3k =,对应的4), 1), 1), )i i i i +-+--- 7. 证明下列各题:(1)设,z x iy =+z x y ≤≤+证明:首先,显然有z x y =≤+;其次,因 222,x y x y +≥ 固此有 2222()(),x y x y +≥+从而z =≥. (2)对任意复数12,,z z 有2221212122Re()z z z z z z +=++证明:验证即可,首先左端221212()()x x y y =+++,而右端2222112211222Re[()()]x y x y x iy x iy =+++++-2222112212122()x y x y x x y y =+++++221212()()x x y y =+++, 由此,左端=右端,即原式成立.(3)若a bi +是实系数代数方程101100n n n a z a z a z a --++++=的一个根,那么a bi -也是它的一个根.证明:方程两端取共轭,注意到系数皆为实数,而且根据复数的乘法运算规则,()n n z z =,由此获得:10110()()0n n n a z a z a z a --++++=由此说明:若z 为实系数代数方程的一个根,则z 也是.结论得证.(4)若1,a =则,b a ∀≠皆有1a b a ab-=- 证明:根据已知条件,有1aa =,因此:11()a b a b a b a ab aa ab a a b a---====---,证毕. (5)若1, 1a b <<,则有11a b ab -<- 证明:222()()a b a b a b a b ab ab -=--=+--,2221(1)(1)1ab ab ab a b ab ab -=--=+--,因为1, 1a b <<,所以, 2222221(1)(1)0a b a b a b +--=--< ,因而221a b ab -<-,即11a b ab-<-,结论得证. 7.设1,z ≤试写出使n z a +到达最年夜的z 的表达式,其中n 为正整数,a 为复数. 解:首先,由复数的三角不等式有1n n z a z a a +≤+≤+, 在上面两个不等式都取等号时n z a +到达最年夜,为此,需要取n z 与a 同向且1n z =,即n z 应为a 的单元化向量,由此,n a z a=, 8.试用123,,z z z 来表述使这三个点共线的条件.解:要使三点共线,那么用向量暗示时,21z z -与31z z -应平行,因而二者应同向或反向,即幅角应相差0或π的整数倍,再由复数的除法运算规则知2131z z Arg z z --应为0或π的整数倍,至此获得:123,,z z z 三个点共线的条件是2131z z z z --为实数. 9.写出过1212, ()z z z z ≠两点的直线的复参数方程.解:过两点的直线的实参数方程为:121121()()x x t x x y y t y y =+-⎧⎨=+-⎩, 因而,复参数方程为:其中t 为实参数.10.下列参数方程暗示什么曲线?(其中t 为实参数)(1)(1)z i t =+ (2)cos sin z a t ib t =+ (3)i z t t=+ 解:只需化为实参数方程即可.(1),x t y t ==,因而暗示直线y x =(2)cos ,sin x a t y b t ==,因而暗示椭圆22221x y a b+= (3)1,x t y t==,因而暗示双曲线1xy = 11.证明复平面上的圆周方程可暗示为 0zz az az c +++=,其中a 为复常数,c 为实常数证明:圆周的实方程可暗示为:220x y Ax By c ++++=, 代入, 22z z z z x y i+-==,并注意到222x y z zz +==,由此 022z z z z zz A B c i+-+++=, 整理,得 022A Bi A Bi zz z z c -++++= 记2A Bi a +=,则2A Bi a -=,由此获得 0zz az az c +++=,结论得证.12.证明:幅角主值函数arg z 在原点及负实轴上不连续. 证明:首先,arg z 在原点无界说,因而不连续.对00x <,由arg z 的界说不难看出,当z 由实轴上方趋于0x 时,arg z π→,而当z 由实轴下方趋于0x 时,arg z π→-,由此说明0lim arg z x z →不存在,因而arg z 在0x 点不连续,即在负实轴上不连续,结论得证.13.函数1w z=把z 平面上的曲线1x =和224x y +=分别映成w 平面中的什么曲线?解:对1x =,其方程可暗示为1z yi =+,代入映射函数中,得211111iy w u iv z iy y-=+===++, 因而映成的像曲线的方程为 221, 11y u v y y-==++,消去参数y ,得2221,1u v u y +==+即22211()(),22u v -+=暗示一个圆周. 对224x y +=,其方程可暗示为2cos 2sin z x iy i θθ=+=+代入映射函数中,得因而映成的像曲线的方程为 11cos , sin 22u v θθ==-,消去参数θ,得2214u v +=,暗示一半径为12的圆周. 14.指出下列各题中点z 的轨迹或所暗示的点集,并做图: 解:(1)0 (0)z z r r -=>,说明动点到0z 的距离为一常数,因而暗示圆心为0z ,半径为r 的圆周.(2)0,z z r -≥是由到0z 的距离年夜于或即是r 的点构成的集合,即圆心为0z 半径为r 的圆周及圆周外部的点集.(3)138,z z -+-=说明动点到两个固定点1和3的距离之和为一常数,因而暗示一个椭圆.代入,z x iy ==化为实方程得(4),z i z i +=-说明动点到i 和i -的距离相等,因而是i 和i -连线的垂直平分线,即x 轴.(5)arg()4z i π-=,幅角为一常数,因而暗示以i 为极点的与x 轴正向夹角为4π的射线. 15.做出下列不等式所确定的区域的图形,并指出是有界还是无界,单连通还是多连通.(1)23z <<,以原点为心,内、外圆半径分别为2、3的圆环区域,有界,多连通(2)arg (02)z αβαβπ<<<<<,极点在原点,两条边的倾角分别为,αβ的角形区域,无界,单连通(3)312z z ->-,显然2z ≠,而且原不等式等价于32z z ->-,说明z 到3的距离比到2的距离年夜,因此原不等式暗示2与3 连线的垂直平分线即x =2.5左边部份除失落x =2后的点构成的集合,是一无界,多连通区域.(4)221z z --+>,显然该区域的鸿沟为双曲线221z z --+=,化为实方程为 2244115x y -=,再注意到z 到2与z 到-2的距离之差年夜于1,因而不等式暗示的应为上述双曲线左边一支的左侧部份,是一无界单连通区域.(5)141z z -<+,代入z x iy =+,化为实不等式,得 所以暗示圆心为17(,0)15-半径为815的圆周外部,是一无界多连通区域.习题二谜底1.指出下列函数的解析区域和奇点,并求出可导点的导数.(1)5(1)z - (2)32z iz + (3)211z + (4)13z z ++ 解:根据函数的可导性法则(可导函数的和、差、积、商仍为可导函数,商时分母不为0),根据和、差、积、商的导数公式及复合函数导数公式,再注意到区域上可导一定解析,由此获得:(1)5(1)z -处处解析,54[(1)]5(1)z z '-=-(2)32z iz +处处解析,32(2)32z iz z i '+=+(3)211z +的奇点为210z +=,即z i =±, (4)13z z ++的奇点为3z =-, 2.判别下列函数在何处可导,何处解析,并求出可导点的导数.(1)22()f z xy x yi =+ (2)22()f z x y i =+(3)3223()3(3)f z x xy i x y y =-+- (4)1()f z z= 解:根据柯西—黎曼定理:(1)22, u xy v x y ==,四个一阶偏导数皆连续,因而,u v 处处可微,再由柯西—黎曼方程, x y y x u v u v ==-解得:0x y ==,因此,函数在0z =点可导, 0(0)0x x z f u iv ='=+=, 函数处处不解析.(2)22, u x v y ==,四个一阶偏导数皆连续,因而,u v 处处可微,再由柯西—黎曼方程, x y y x u v u v ==-解得:x y =,因此,函数在直线y x =上可导,()2x x y x f x ix u iv x ='+=+=,因可导点集为直线,构不成区域,因而函数处处不解析.(3)32233, 3u x xy v x y y =-=-,四个一阶偏导数皆连续,因而 ,u v 处处可微,而且 ,u v 处处满足柯西—黎曼方程 , x y y x u v u v ==-因此,函数处处可导,处处解析,且导数为(4)2211()x iy f z x iy x yz +===-+,2222, x y u v x y x y ==++, 2222222222, ()()x y y x x y u v x y x y --==++, 22222222, ()()y x xy xy u v x y x y --==++, 因函数的界说域为0z ≠,故此,,u v 处处不满足柯西—黎曼方程,因而函数处处不成导,处处不解析.3.当,,l m n 取何值时3232()()f z my nx y i x lxy =+++在复平面上处处解析?解:3232, u my nx y v x lxy =+=+22222, 2, 3, 3x y y x u nxy v lxy u my nx v x ly ===+=+, 由柯西—黎曼方程得:由(1)得 n l =,由(2)得3, 3n m l =-=-,因而,最终有4.证明:若()f z 解析,则有 222(())(())()f z f z f z x y∂∂'+=∂∂ 证明:由柯西—黎曼方程知,左端22=+222222()()x x x x uu vv uu vv uu vv uv vu u v ++++-=+=+ 2()f z '==右端,证毕.5.证明:若()f z u iv =+在区域D 内解析,且满足下列条件之一,则()f z 在D 内一定为常数.(1)()f z 在D 内解析 , (2)u 在D 内为常数,(3)()f z 在D 内为常数, (4)2v u =(5)231u v += 证明:关键证明,u v 的一阶偏导数皆为0!(1)()f z u iv =-,因其解析,故此由柯西—黎曼方程得 , x y y x u v u v =-= ------------------------(1) 而由()f z 的解析性,又有, x y y x u v u v ==- ------------------------(2)由(1)、(2)知,0x y x y u u v v ===≡,因此12, ,u c v c ≡≡即 12()f z c ic ≡+为常数(2)设1u c ≡,那么由柯西—黎曼方程得0, 0x y y x v u v u =-≡=≡,说明v 与,x y 无关,因而 2v c ≡,从而12()f z c ic ≡+为常数.(3)由已知,2220()f z u v c =+≡为常数,等式两端分别对,x y 求偏导数,得220220x x y y uu vv uu vv +=+=----------------------------(1) 因()f z 解析,所以又有 , x y y x u v u v ==--------------------------(2)求解方程组(1)、(2),得 0x y x y u u v v ===≡,说明 ,u v 皆与,x y 无关,因而为常数,从而()f z 也为常数.(4)同理,2v u =两端分别对,x y 求偏导数,得再联立柯西—黎曼方程, x y y x u v u v ==-,仍有(5)同前面一样,231u v +=两端分别对,x y 求偏导数,得考虑到柯西—黎曼方程, x y y x u v u v ==-,仍有0x y x y u u v v ===≡,证毕.6.计算下列各值(若是对数还需求出主值)(1)2i e π- (2)()Ln i - (3)(34)Ln i -+(4)sin i (5)(1)i i + (6)2327解:(1)2cos()sin()22i e i i πππ-=-+-=- (2)1()ln arg()2(2)2Ln i i i k i k i ππ-=-+-+=-+, k 为任意整数,主值为:1()2ln i i π-=- (3)(34)ln 34arg(34)2Ln i i i k i π-+=-++-++4ln5(arctan 2)3k i ππ=+-+, k 为任意整数 主值为:4ln(34)ln5(arctan )3i i π-+=+- (4)..1sin 22i i i i e e e e i i i ----== (5)(2)2(1)44(1)i i k i k i iLn i i e e e ππππ++--++===24(cosln sin k e i ππ--=+, k 为任意整数(6)22224427(272)27333333279Ln ln k i ln k i k i e e e e e πππ+====,当k 分别取0,1,2时获得3个值:9, 4399(1)2i e π=-+, 8399(1)2i e π=-+ 7.求2z e 和2z Arge解:2222z x y xyi e e -+=,因此根据指数函数的界说,有2z e 22x y e -=, 222z Arge xy k π=+,(k 为任意整数)8.设i zre θ=,求Re[(1)]Ln z - 解:(1)ln 1[arg(1)2]Ln z z i z k i π-=-+-+,因此9.解下列方程: (1)1z e =+ (2)ln 2z i π=(3)sin cos 0z z += (4)shz i = 解:(1)方程两端取对数得:1(1)ln 2(2)3z Ln k i π=+=++(k 为任意整数)(2)根据对数与指数的关系,应有(3)由三角函数公式(同实三角函数一样),方程可变形为因此,4z k ππ+= 即 4z k ππ=-, k 为任意整数 (4)由双曲函数的界说得 2z ze e shz i --==,解得 2()210z z e ie --=,即z e i =,所以(2)2z Lni k i ππ==+ ,k 为任意整数 10.证明罗比塔法则:若()f z 及()g z 在0z 点解析,且000()()0, ()0f z g z g z '==≠,则000()()lim ()()z z f z f z g z g z →'=',并由此求极限 00sin 1lim ; lim z z z z e z z→→- 证明:由商的极限运算法则及导数界说知000000000000()()()()lim ()lim lim ()()()()()lim z z z z z z z z f z f z f z f z z z z z f z g z g z g z g z g z z z z z →→→→----==----00()()f z g z '=', 由此,00sin cos lim lim 11z z z z z →→== 11.用对数计算公式直接验证:(1)22Lnz Lnz ≠ (2)12Lnz = 解:记i z re θ=,则(1)左端22()2ln (22)i Ln r e r k i θθπ==++,右端2[ln (2)]2ln (24)r m i r m i θπθπ=++=++,其中的,k m 为任意整数.显然,左端所包括的元素比右真个要多(如左端在1k =时的值为2ln (22)r i θπ++,而右端却取不到这一值),因此两端不相等. (2)左端221]ln (2)22m i Ln re r m k i θπθππ+==+++ 右端11[ln (2)]ln ()222r n i r n i θθππ=++=++ 其中,k n 为任意整数,而 0,1m =不难看出,对左端任意的k ,右端n 取2k 或21k +时与其对应;反之,对右端任意的n ,当2n l =为偶数时,左端可取,0k l m ==于其对应,而当21n l =+为奇数时,左端可取2,1k l m ==于其对应.综上所述,左右两个集合中的元素相互对应,即二者相等.12.证明sin sin , cos cos z z z z ==证明:首先有 (cos sin )(cos sin )z x x x iy z e e y i y e y i y e e -=+=-== ,因此sin 2i z i ze e z i--==,第一式子证毕. 同理可证第二式子也成立.13.证明Im Im sin z z z e ≤≤ (即sin y y z e ≤≤)证明:首先,sin 222iz iziz iz y y y e e e e e e z e i ---+-+=≤=≤, 右端不等式获得证明.其次,由复数的三角不等式又有 sin 2222iz izy yy y iz iz e e e e e e e e z i --------=≥==,根据高等数学中的单调性方法可以证明0x ≥时2x xe e x --≥,因此接着上面的证明,有sin 2y y e e z y --≥≥,左端不等式获得证明.14.设z R ≤,证明sin , cos z chR z chR ≤≤证明:由复数的三角不等式,有sin 2222iz iz y y iz iz y y e e e e e e e e z ch y i ----+-++=≤===, 由已知,y z R ≤≤,再主要到0x ≥时chx 单调增加,因此有sin z ch y chR ≤≤,同理,cos 2222iz iz y yiz iz y y e e e e e e e e z ch y chR ----++++=≤===≤ 证毕.15.已知平面流场的复势()f z 为(1)2()z i + (2)2z (3)211z + 试求流动的速度及流线和等势线方程.解:只需注意,若记()(,)(,)f z x y i x y ϕψ=+,则流场的流速为()v f z '=,流线为1(,)x y c ψ≡,等势线为2(,)x y c ϕ≡,因此,有(1)2222()[(1)](1)2(1)z i x y i x y x y i +=++=-+++流速为()2()2()v f z z i z i '==+=-,流线为1(1)x y c +≡,等势线为 222(1)x y c -+≡(2)333223()3(3)z x iy x xy x y y i =+=-+- 流速为22()33()v f z z z '===,流线为2313x y y c -≡,等势线为 3223x xy c -≡(3)22221111()112z x iy x y xyi==+++-++ 流速为222222()(1)(1)z z v f z z z --'===++, 流线为 122222(1)4xy c x y x y≡-++, 等势线为 222222221(1)4x y c x y x y-+≡-++ 习题三谜底1.计算积分2()cx y ix dz -+⎰,其中c 为从原点到1i +的直线段 解:积分曲线的方程为, x t y t ==,即z x iy t ti =+=+,:01t →,代入原积分表达式中,得2.计算积分z ce dz ⎰,其中c 为(1)从0到1再到1i +的折线 (2)从0到1i +的直线解:(1)从0到1的线段1c 方程为:, :01z x iy x x =+=→, 从1到1i +的线段2c 方程为:1, :01z x iy iy y =+=+→,代入积分表达式中,得11(sin1cos1)(cos1sin1)11i e ei i i e i e +=-+-+=+-=-;(2)从0到1i +的直线段的方程为z x iy t ti =+=+,:01t →, 代入积分表达式中,得1100()(1)(cos sin )z t ti tc e dz e t ti dt i e t i t dt +'=+=++⎰⎰⎰, 对上述积分应用分步积分法,得3.积分2()cx iy dz +⎰,其中c 为(1)沿y x =从0到1i + (2)沿2y x =从0到1i + 解:(1)积分曲线的方程为z x iy t ti =+=+,:01t →, 代入原积分表达式中,得(2)积分曲线的方程为 2z x iy x x i =+=+, :01t →, 代入积分表达式中,得4.计算积分cz dz ⎰,其中c 为(1)从-1到+1的直线段 (2)从-1到+1的圆心在原点的上半圆周解:(1)c 的方程为z x =,代入,得(2)c 的方程为cos sin , :0z x iy i θθθπ=+=+→,代入,得5.估计积分212cdz z +⎰的模,其中c 为+1到-1的圆心在原点的上半圆周.解:在c 上,z =1,因而由积分估计式得222111222c c c cdz ds ds ds z z z ≤≤=++-⎰⎰⎰⎰c =的弧长π= 6.用积分估计式证明:若()f z 在整个复平面上有界,则正整数1n >时其中R c 为圆心在原点半径为R 的正向圆周. 证明:记()f z M ≤,则由积分估计式得122n n M M R R Rππ-==, 因1n >,因此上式两端令R →+∞取极限,由夹比定理,得()lim 0Rn R c f z dz z →+∞=⎰, 证毕. 7.通过分析被积函数的奇点分布情况说明下列积分为0的原因,其中积分曲线c 皆为1z =.(1)2(2)c dz z +⎰ (2)224cdz z z ++⎰ (3)22cdz z +⎰(4)cos c dz z ⎰ (5)z cze dz ⎰ 解:各积分的被积函数的奇点为:(1)2z =-,(2)2(1)30z ++=即1z =-±,(3)z = (4), 2z k k ππ=+为任意整数,(5)被积函数处处解析,无奇点不难看出,上述奇点的模皆年夜于1,即皆在积分曲线之外,从而在积分曲线内被积函数解析,因此根据柯西基本定理,以上积分值都为0.8.计算下列积分:(1)240i z e dz π⎰ (2)2sin i i zdz ππ-⎰ (3)10sin z zdz ⎰解:以上积分皆与路径无关,因此用求原函数的方法:(1)42202400111()(1)222i i i z z e dz e e e i πππ==-=-⎰ (2)21cos2sin 2sin []224i i i ii i z z z zdz dz ππππππ----==-⎰⎰ (3)11110000sin cos cos cos z zdz zd z z z zdz =-=-+⎰⎰⎰9.计算 22c dz z a-⎰,其中c 为不经过a ±的任一简单正向闭曲线.解:被积函数的奇点为a ±,根据其与c 的位置分四种情况讨论:(1)a ±皆在c 外,则在c 内被积函数解析,因而由柯西基本定理(2)a 在c 内,a -在c 外,则1z a+在c 内解析,因而由柯西积分 公式:22112z a c cdz z a dz i i z a z a a z a ππ=+===-+-⎰⎰(3)同理,当a -在c 内,a 在c 外时,(4)a ±皆在c 内此时,在c 内围绕,a a -分别做两条相互外离的小闭合曲线12,c c ,则由复合闭路原理得: 注:此题若分解221111()2a z a z a z a=--+-,则更简单! 10. 计算下列各积分解:(1)11()(2)2z dz i z z =-+⎰,由柯西积分公式 (2)23221izz i e dz z -=+⎰, 在积分曲线内被积函数只有一个奇点i ,故此同上题一样:(3)2232(1)(4)z dz z z =++⎰ 在积分曲线内被积函数有两个奇点i ±,围绕,i i -分别做两条相互外离的小闭合曲线12,c c ,则由复合闭路原理得:(4)4221z z dz z -=-⎰,在积分曲线内被积函数只有一个奇点1,故此(5)221sin 41z zdz z π=-⎰, 在积分曲线内被积函数有两个奇点1±,围绕1,1-分别做两条相互外离的小闭合曲线12,c c ,则由复合闭路原理得:(6)22, (1)nn z z dz n z =-⎰为正整数,由高阶导数公式 11. 计算积分312(1)zc e dz i z z π-⎰,其中c 为 (1)12z = (2)112z -= (3)2z = 解:(1)由柯西积分公式(2)同理,由高阶导数公式(3)由复合闭路原理30(1)z z e z ==-11()2!z z e z =''+12e =-, 其中,12,c c 为2z =内分别围绕0,1且相互外离的小闭合曲线. 12. 积分112z dz z =+⎰的值是什么?并由此证明012cos 054cos d πθθθ+=+⎰ 解:首先,由柯西基本定理,1102z dz z ==+⎰,因为被积函数的奇点在积分曲线外.其次,令(cos sin )z r i θθ=+,代入上述积分中,得 考察上述积分的被积函数的虚部,便获得2012cos 054cos d πθθθ+==+⎰,再由cos θ的周期性,得 即012cos 054cos d πθθθ+=+⎰,证毕. 13. 设(),()f z g z 都在简单闭曲线c 上及c 内解析,且在c 上 ()()f z g z =,证明在c 内也有()()f z g z =. 证明:由柯西积分公式,对c 内任意点0z ,00001()1()(), ()22c c f z g z f z dz g z dz i z z i z z ππ==--⎰⎰, 由已知,在积分曲线c 上,()()f z g z =,故此有 再由0z 的任意性知,在c 内恒有()()f z g z =,证毕. 14. 设()f z 在单连通区域D 内解析,且()11f z -<,证明 (1)在D 内()0f z ≠;(2)对D 内任一简单闭曲线c ,皆有()0()c f z dz f z '=⎰证明:(1)显然,因为若在某点处()0,f z =则由已知 011-<,矛盾! (也可直接证明:()1()11f z f z -<-<,因此1()11f z -<-<,即0()2f z <<,说明()0f z ≠)(3)既然()0f z ≠,再注意到()f z 解析,()f z '也解析,因此由函数的解析性法则知()()f z f z '也在区域D 内解析,这样,根据柯西基本定理,对D 内任一简单闭曲线c ,皆有()0()cf z dz f z '=⎰,证毕. 15.求双曲线22y x c -= (0c ≠为常数)的正交(即垂直)曲线族.解:22u y x =-为调和函数,因此只需求出其共轭调和函数(,)v x y ,则(,)v x y c =即是所要求的曲线族.为此,由柯西—黎曼方程 2x y v u y =-=-,因此(2)2()v y dx xy g y =-=-+⎰,再由 2y x v u x ==-知,()0g y '≡,即0()g y c =为常数,因此02v xy c =-+,从而所求的正交曲线族为xy c ≡(注:实际上,本题的谜底也可观察出,因极易想到222()2f z z y x xyi =-=--解析)16.设sin px v e y =,求p 的值使得v 为调和函数.解:由调和函数的界说2sin (sin )0px px xx yy v v p e y e y +=+-=,因此要使v 为某个区域内的调和函数,即在某区域内上述等式成立,必需210p -=,即1p =±.17.已知22255u v x y xy x y +=-+--,试确定解析函数 解:首先,等式两端分别对,x y 求偏导数,得225x x u v x y +=+-----------------------------------(1)225y y u v y x +=-+- -------------------------------(2) 再联立上柯西—黎曼方程x y u v =------------------------------------------------------(3)y x u v =-----------------------------------------------------(4)从上述方程组中解出,x y u u ,得这样,对x u 积分,得25(),u x x c y =-+再代入y u 中,得 至此获得:2205,u x x y c =--+由二者之和又可解出 025v xy y c =--,因此200()5f z u iv z z c c i =+=-+-,其中0c 为任意实常数. 注:此题还有一种方法:由定理知 由此也可很方便的求出()f z .18.由下列各已知调和函数求解析函数()f z u iv =+ 解:(1)22, ()1u x xy y f i i =+-=-+, 由柯西—黎曼方程,2y x v u x y ==+,对y 积分,得212()2v xy y c x =++,再由x y v u =-得2()2y c x x y '+=-+,因此201(), ()2c x x c x x c '=-=-+,所以22011222v xy y x c =+-+,因()1f i =-,说明0,1x y ==时1v =,由此求出012c =,至此获得:2222111()(2)222f z u iv x xy y y x xy i =+=+-+-++,整理后可得:211()(1)22f z i z i =-+(2)22yv x y=+, (2)0f = 此类问题,除上题采纳的方法外,也可这样:222222222222()1()()()x y xy z i x y x y z zz -=-==++,所以 1()f z c z=-+,其中c 为复常数.代入(2)0f =得,12c =,故此(3)arctan , (0)yv x x=>同上题一样,()x x y x f z u iv v iv '=+=+22221x y z i zx y x y zz -=+==++, 因此0()ln f z z c =+,其中的ln z 为对数主值,0c 为任意实常数. (4)(cos sin )x u e x y y y =-,(0)0f =(sin sin cos )x x y v u e x y y y y =-=++,对x 积分,得再由y x v u =得()0c x '=,所以0()c x c =为常数,由(0)0f =知,0x y ==时0v =,由此确定出00c =,至此获得:()f z u iv =+=(cos sin )x e x y y y -(sin cos )x ie x y y y ++, 整理后可得 ()z f z ze =19.设在1z ≤上()f z 解析,且()1f z ≤,证明 (0)1f '≤ 证明:由高阶导数公式及积分估计式,得1112122z ds πππ=≤==⎰,证毕. 20.若()f z 在闭圆盘0z z R -≤上解析,且()f z M ≤,试证明柯西不等式 ()0!()n n n f z M R≤,并由此证明刘维尔定理:在整个复平面上有界且处处解析的函数一定为常数. 证明:由高阶导数公式及积分估计式,得11111!!!!()2222n n n n z z n n M n M n M f z ds ds R R R R R ππππ+++===≤==⎰⎰, 柯西不等式证毕;下证刘维尔定理:因为函数有界,无妨设()f z M ≤,那么由柯西不等式,对任意0z 都有0()Mf z R'≤,又因()f z 处处解析,因此R 可任意年夜,这样,令R →+∞,得0()0f z '≤,从而0()0f z '=,即 0()0f z '=,再由0z 的任意性知()0f z '≡,因而()f z 为常数,证毕.习题四谜底1. 考察下列数列是否收敛,如果收敛,求出其极限. (1)1n n z i n=+解:因为lim n n i →∞不存在,所以lim n n z →∞不存在,由定理4.1知,数列{}n z 不收敛.(2)(1)2n n iz -=+解:1sin )22i i θθ+=+,其中1arctan 2θ=,则()sin )cos sin nnn z i n i n θθθθ-⎤=+=-⎥⎣⎦.因为lim 0nn →∞=,cos sin 1n i n θθ-=,所以()lim cos sin 0nn n i n θθ→∞-= 由界说4.1知,数列{}n z 收敛,极限为0.(3)21n i n z e nπ-=解:因为21n i eπ-=,1lim 0n n →∞=,所以21lim 0n i n enπ-→∞= 由界说4.1知,数列{}n z 收敛,极限为0. (4)()n n zz z=解:设(cos sin )z r i θθ=+,则()cos 2sin 2n n z z n i n zθθ==+,因为lim cos 2n n θ→∞,lim sin 2n n θ→∞都不存在,所以lim n n z →∞不存在,由定理4.1知,数列{}n z 不收敛.2. 下列级数是否收敛?是否绝对收敛?(1)1!nn i n ∞=∑解:1!!n i n n =,由正项级数的比值判别法知该级数收敛,故级数1!nn i n ∞=∑收敛,且为绝对收敛. (2)2ln nn i n∞=∑解:222cos sin 22ln ln ln n n n n n n i i n n nππ∞∞∞====+∑∑∑,因为2cos11112ln ln 2ln 4ln 6ln 8n n n π∞==-+-++∑是交错级数,根据交错级数的莱布尼兹审敛法知该级数收敛,同样可知,2sin111121ln ln 3ln 5ln 7ln 9n n n π∞==-+-++∑也收敛,故级数2ln nn i n ∞=∑是收敛的. 又22111,ln ln ln 1n n n i n n n n ∞∞===>-∑∑,因为211n n ∞=-∑发散,故级数21ln n n∞=∑发散,从而级数2ln nn i n ∞=∑条件收敛.(3)0cos 2n n in∞=∑解:1110000cos 2222n n n nn n n n n n n n in e e e e --∞∞∞∞+++====+==+∑∑∑∑,因级数102nn n e ∞+=∑发散,故cos 2nn in∞=∑发散. (4)()35!nn i n ∞=+∑解:()35!nn n i n ∞∞==+=∑由正项正项级数比值判别法知该级数收敛,故级数()035!nn i n ∞=+∑收敛,且为绝对收敛.3. 试确定下列幂级数的收敛半径.(1)()01n n n i z ∞=+∑解:1lim 1n n n c i c +→∞=+=故此幂级数的收敛半径R =. (2)0!n n n n z n ∞=∑解:11(1)!11lim lim lim 1(1)!(1)n n n n n n n n c n n c n n en++→∞→∞→∞+=⋅==++,故此幂级数的收敛半径R e =.(3)1in n n e z π∞=∑解:11lim lim 1in n n n innc e c e ππ++→∞→∞==,故此幂级数的收敛半径1R =.(4)221212n nn n z ∞-=-∑解:令2z Z =,则22111212122n n n n n n n n z Z ∞∞--==--=∑∑112112lim lim 2122n n n n nn n c n c ++→∞→∞+==-,故幂级数11212n n n n Z ∞-=-∑的收敛域为2Z <,即22z <,从而幂级数221212n n n n z ∞-=-∑的收敛域为z <收敛半径为R .4. 设级数0n n α∞=∑收敛,而0nn α∞=∑发散,证明0n n n z α∞=∑的收敛半径为1.证明:在点1z =处,0nn n n n z αα∞∞===∑∑,因为0n n α∞=∑收敛,所以0n n n z α∞=∑收敛,故由阿贝尔定理知,1z <时,0n n n z α∞=∑收敛,且为绝对收敛,即nnn z α∞=∑收敛.1z >时,0nn n n n z αα∞∞==>∑∑,因为0n n α∞=∑发散,根据正项级数的比力准则可知,0nn n z α∞=∑发散,从而0n n n z α∞=∑的收敛半径为1,由定理4.6,0n n n z α∞=∑的收敛半径也为1.5. 如果级数0n n n c z ∞=∑在它的收敛圆的圆周上一点0z 处绝对收敛,证明它在收敛圆所围的闭区域上绝对收敛. 证明:0z z <时,由阿贝尔定理,0n n n c z ∞=∑绝对收敛.0z z =时,00nnn n n n c z c z ∞∞===∑∑,由已知条件知,00n n n c z ∞=∑收敛,即nnn cz ∞=∑收敛,亦即0n n n c z ∞=∑绝对收敛.6. 将下列函数展开为z 的幂级数,并指出其收敛区域.(1)221(1)z +解:由于函数221(1)z +的奇点为z i =±,因此它在1z <内处处解析,可以在此圆内展开成z 的幂级数.根据例4.2的结果,可以获得24211(1),11n n z z z z z=-+-+-+<+.将上式两边逐项求导,即得所要求的展开式221(1)z +='24122211123(1),112n n z z nz z z z +-⋅-=-+++-+<+()(). (2)1(0,0)()()a b z a z b ≠≠--解:①a b =时,由于函数1(0,0)()()a b z a z b ≠≠--的奇点为z a =,因此它在z a <内处处解析,可以在此圆内展开成z 的幂级数.='1(1)nn z z a a a⋅++++=111()n n n z a a a -⋅+++=1211,n n n z z a a a-++++<. ②a b ≠时,由于函数1(0,0)()()a b z a z b ≠≠--的奇点为12,z a z b ==,因此它在min{,}z a b <内处处解析,可以在此圆内展开成z 的幂级数.=2121111()nnn n z z z z a b a aa b bb++-----++++-=22111111111[()()],min{,}nn n z z z a b a b b a b a b a ++-+-++-+<-.(3)2cos z解:由于函数2cos z 在复平面内处处解析,所以它在整个复平面内可以展开成z 的幂级数.4822cos 1(1),2!4!(2)!nnz z z z z n =-+-+-+<+∞.(4)shz解:由于函数shz 在复平面内处处解析,所以它在整个复平面内可以展开成z 的幂级数.321321()()()()sin ((1)),3!(21)!3!(21)!n n niz iz z z shz i iz i iz z z n n ++=-=--++-+=++++<+∞++(5)2sin z解:由于函数2sin z 在复平面内处处解析,所以它在整个复平面内可以展开成z 的幂级数.=221(2)(2)(1),22!2(2)!nn z z z n +++-+<+∞⨯⨯.(6)sin z e z 解:由于函数sin z e z 在复平面内处处解析,所以它在整个复平面内可以展开成z 的幂级数.(1)(1)sin 22iz iz i z i zzze e e e e z e i i-+---=⋅==22221(1)(1)(1)(1)(1(1)1(1))22!!2!!n n n n i z i z i z i z i z i z i n n ++--++++++-------=2122(1)(1)(2)22!!n n n i i i iz z z i n ⋅+--++++=32,3z z z z +++<+∞. 7. 求下列函数展开在指定点0z 处的泰勒展式,并写出展式成立的区域.(1)0,2(1)(2)zz z z =++解: 21(1)(2)21z z z z z =-++++,022111(2)222422414nnn z z z z ∞=-==⋅=-+-++∑, 011111(2)212333313nnn z z z z ∞=-==⋅=-+-++∑. 由于函数(1)(2)zz z ++的奇点为121,2z z =-=-,所以这两个展开式在23z -<内处处成立.所以有:210001(2)1(2)11()(2),23(1)(2)243323n n nn n n nn n n z z z z z z z ∞∞∞+===--=-=---<++∑∑∑.(2)021,1z z = 解:由于2111(1)(1)(1)(1),1111n n z z z z z z ==--+-++--+-<-+ 所以'11211()12(1)(1)(1),11n n z n z z z z --=-=--++--+-<.(3)01,143z i z=+- 解:1111134343(1)33133(1)131(1)13z z i i i z i i z i i===⋅---------------=100133(1)(1)13(13)(13)n n n n n n n n z i z i i i i ∞∞+==⋅--=-----∑∑. 展开式成立的区域:3(1)113z i i--<-,即13z i --< (4)0tan ,4z z π=解:'2tan sec z z =,''2tan 2sec tan z z z =,'''22tan 2sec (2tan 1)z z z =+,……,'24tan sec 24z z ππ===,''244tan 2sec tan 2z z zz zππ====,'''22448tan 2sec (2tan 1)3z z zz z ππ===+=……,故有 因为tan z 的奇点为,2z k k Z ππ=+∈,所以这个等式在44z ππ-<的范围内处处成立.8. 将下列函数在指定的圆域内展开成洛朗级数.(1)21,12(1)(2)z z z <<+-解:2221112()(1)(2)5211z z z z z z =--+--++, 222222002221212(1)(1)111n nn n n n z z z z z z∞∞+====-=-++∑∑, 故有2121220001112((1)(1))(1)(2)52n nn n n n n n n z z z z z ∞∞∞+++====-+-+-+-∑∑∑(2)21,01,1(1)z z z z z +<<<<+∞- 解:222112(1)(1)z z z z z z +=+--①在01z <<内 ②在1z <<+∞内 (3)1,011,12(1)(2)z z z z <-<<-<+∞--解:①在011z <-<内, ②在12z <-<+∞内20111111111(1)(1)1(1)(2)22122(2)(2)(2)12nnn n n n z z z z z z z z z z ∞∞+===⋅=⋅=-=-----+-----+-∑∑(4)1sin ,011z z<-<+∞-解:在01z <-<+∞内(5)cos,011zz z <-<+∞- 解:111cos cos(1)cos1cos sin1sin 1111z z z z z =+=----- 在01z <-<+∞内故有9. 将221()(1)f z z =+在z i =的去心邻域内展开成洛朗级数.解:因为函数221()(1)f z z =+的奇点为z i =±,所以它以点z i =为心的去心邻域是圆环域02z i <-<.在02z i <-<内又11001111()()(1)(1)()222(2)(2)12n n n n n n n n z i z i z i z i i i i i i i∞∞++==---=-⋅=--=---++∑∑ 故有222222001111()(1)()(1)()(1)()(2)(2)n n n n n n n n n n f z z i z i z z i i i ∞∞-++==++==⋅--=--+-∑∑ 10.函数()ln f z z =能否在圆环域0(0)z R R <<<<+∞内展开为洛朗级数?为什么?答:不能.函数()ln f z z =的奇点为,0,z z R ≤∈,所以对,0R R ∀<<+∞,0z R <<内都有()f z 的奇点,即()f z 以0z =为环心的处处解析的圆环域不存在,所以函数()ln f z z =不能在圆环域0(0)z R R <<<<+∞内展开为洛朗级数.习题五谜底1. 求下列各函数的孤立奇点,说明其类型,如果是极点,指出它的级. (1)221(1)z z z -+ 解:函数的孤立奇点是0,z z i ==±, 因222222221111111(1)(1)()()()()z z z z z z z z z i z z i z i z z i ----=⋅=⋅=⋅++-++-由性质5.2知,0z =是函数的1级极点,z i =±均是函数的2级极点. (2)3sin zz解:函数的孤立奇点是0z =,因32133sin 1((1))3!(21)!n nz z z z z z n +=-++-+,由极点界说知,0z =是函数的2级极点.(3)ln(1)z z+ 解:函数的孤立奇点是0z =,因0ln(1)lim1z z z→+=,由性质 5.1知,0z =是函数可去奇点. (4)21(1)z z e -解:函数的孤立奇点是2z k i π=,①0k =,即0z =时,因4223(1)2!!n zz z z e z n +-=++++ 所以0z =是2(1)z z e -的3级零点,由性质5.5知,它是21(1)z z e -的3级极点②2z k i π=,0k ≠时,令2()(1)z g z z e =-,'2()2(1)z z g z z e z e =-+,因(2)0g k i π=,'2(2)(2)0g k i k i ππ=≠,由界说5.2知,2(0)z k i k π=≠是()g z 的1级零点,由性质5.5知,它是21(1)z z e -的1级极点(5)2(1)(1)zzz e π++ 解:函数的孤立奇点是(21),z k i k Z =+∈,令2()(1)(1)z g z z e π=++,'2()2(1)(1)z z g z z e e z πππ=+++,''22()2(1)4(1)z z z g z e ze e z πππππ=++++ ①0z i =±时, 0()0g z =,'0()0g z =,''0()0g z ≠,由界说5.2知,0z i =±是()g z 的2级零点,由性质5.5知,它是21(1)(1)zz e π++的2级极点,故0z i =±是2(1)(1)zzz e π++的2级极点.②1(21),1,2,z k i k =+=±时,1()0g z =,'1()0g z ≠,由界说 5.2知,1(21),1,2,z k i k =+=±是()g z 的1级零点,由性质5.5知,它是21(1)(1)zz e π++的1级极点,故是2(1)(1)zzz e π++的1级极点. (6)21sin z解:函数的孤立奇点是0z =,1,2,z z k ==±= 令2()sin g z z =,'2()2cos g z z z =,①0z =时,因64222()sin (1)3!(21)!n nz z g z z z n +==-++-++,所以0z =是()g z 的2级零点,从而它是21sin z的2级极点. ②1,2,z z k ==±=时,()0g z =,'()0g z ≠,由界说 5.2知,1,2,z z k ==±=是()g z 的1级零点,由性质5.5知,它是21sin z 的1级极点. 2. 指出下列各函数的所有零点,并说明其级数.(1)sin z z解:函数的零点是,z k k Z π=∈,记()sin f z z z =,'()sin cos f z z z z =+①0z =时,因4222sin (1)3!(21)!n nz z z z z n +=-++-++,故0z =是sin z z 的2级零点.②,0z k k π=≠时,()0z k f z π==,'()0z k f z π=≠,由界说5.2知, ,0z k k π=≠是sin z z 的1级零点. (2)22z z e解:函数的零点是0z =,因242222(1)2!!n z z z z e z z n =+++++,所以由性质5.4知,0z =是22z z e 的2级零点.(3)2sin (1)z z e z -解:函数的零点是00z =,1z k π=,22z k i π=,0k ≠,记2()sin (1)z f z z e z =-,'22()cos (1)sin [2(1)]z z z f z z e z z e z z e =-++-①0z =时,0z =是sin z 的1级零点,,1z e -的1级零点,2z 的2级零点,所以0z =是2sin (1)z z e z -的4级零点.②1z k π=,0k ≠时,1()0f z =,'1()0f z ≠,由界说5.2知,1z k π=,0k ≠是()f z 的1级零点.③22z k i π=,0k ≠时,1()0f z =,'1()0f z ≠,由界说 5.2知,22z k i π=,0k ≠是()f z 的1级零点.3. 0z =是函数2(sin 2)z shz z -+-的几级极点?答:记()sin 2f z z shz z =+-,则'()cos 2f z z chz =+-,''()sin f z z shz =-+,'''()cos f z z chz =-+,(4)()sin f z z shz =+,(5)()cos f z z chz =+,将0z =代入,得:''''''(4)(0)(0)(0)(0)(0)0f f f f f =====,(5)()0f z ≠,由界说5.2知, 0z =是函数()sin 2f z z shz z =+-的5级零点,故是2(sin 2)z shz z -+-的10级极点.4. 证明:如果0z 是()f z 的(1)m m >级零点,那么0z 是'()f z 的1m -级零点.证明:因为0z 是()f z 的m 级零点,所以'''10000()()()()0m f z f z f z f z -=====,0()0m f z ≠,即''''2000()(())(())0m f z f z f z -====,'10(())0m f z -≠,由界说5.2知,0z 是'()f z 的1m -级零点.5. 求下列函数在有限孤立奇点处的留数. (1)212z z z+- 解:函数的有限孤立奇点是0,2z z ==,且0,2z z ==均是其1级极点.由定理5.2知,0011Re [(),0]lim ()lim22z z z s f z zf z z →→+===-+,0013Re [(),2]lim(2)()lim 2z z z s f z z f z z →→+=-==.(2)4231(1)z z ++解:函数的有限孤立奇点是z i =±,且z i =±是函数的3级极点,由定理5.2,423''''35111112123Re [(),]lim[()()]lim()lim 2!2()2()8z i z i z i z z s f z i z i f z i z i z i →→→+-=-===-++, 423''''35111112123Re [(),]lim[()()]lim()lim 2!2()2()8z i z i z i z z s f z i z i f z i z i z i →-→-→-++-=+===--.(3)241ze z-解:函数的有限孤立奇点是0z =,因22234443211(2)(2)2222(2)2!!2!3!!z n n n e z z z z z z n z z z n --=-----=-----所以由界说5.5知,2414Re [,0]3z e s z -=-.(4)21sin z z解:函数的有限孤立奇点是0z =, 因2232121111(1)1(1)sin ()3!(21)!3!(21)!nnn n z z z z z z n z zn z +---=-+++=-+++++所以由界说5.5知,211Re [sin ,0]6s z z=-. (5)1cos1z- 解:函数的有限孤立奇点是1z =,因。

复变函数课后习题答案(全)(2020年7月整理).pdf

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为复数。
解:首先,由复数的三角不等式有 zn + a zn + a 1+ a ,
在上面两个不等式都取等号时 zn + a 达到最大,为此,需要取 z n
与 a 同向且 zn = 1,即 z n 应为 a 的单位化向量,由此, zn = a , a
z=n a a
8.试用 z1, z2 , z3 来表述使这三个点共线的条件。
解:要使三点共线,那么用向量表示时, z2 − z1 与 z3 − z1应平行,因而二
者应同向或反向,即幅角应相差 0 或 的整数倍,再由复数的除法运算规
则知 Arg z2 − z1 应为 0 或 的整数倍,至此得到: z3 − z1
z1,
z2 ,
z3
三个点共线的条件是
z2 z3
− −
z1 z1
为实数。
(1) z = (1+ i)t
(2) z = acost + ibsint
解:只需化为实参数方程即可。
(3) z = t + i t
(1) x = t, y = t ,因而表示直线 y = x
(2) x = a cos t, y
=
b
sin
t
,因而表示椭圆
x a
2 2
+
y2 b2
=1
(3) x = t, y = 1 ,因而表示双曲线 xy = 1 t
结论得证。
13.函数 w = 1 把 z 平面上的曲线 x = 1和 x2 + y2 = 4 分别映成 w 平面中 z
的什么曲线?
解:对于 x = 1,其方程可表示为 z = 1 + yi ,代入映射函数中,得

8复变函数课后题答案(中国石油大学)

8复变函数课后题答案(中国石油大学)

习题八答案 1. 求下列函数的拉氏变换:(1) 3,,2()cos ,;2t f t t t ππ⎧<⎪⎪=⎨⎪≥⎪⎩ 解:由拉氏变换的定义知:22220231[()]3cos 1.1s s st stL f t e dt etdt e e s s ππππ+∞−−−−⎛⎞=+=−−⎜⎟+⎝⎠∫∫(2) ()cos ()sin ().f t t t t u t δ=⋅−⋅解:由拉氏变换的定义以及单位脉动函数的筛选性质知:0202221[()]cos ()sin ()cos |111.11st st st t L f t t t e dt t u t e dt t e s s s s δ+∞+∞−−−==⋅⋅−⋅⋅=⋅−+=−=++∫∫2. 求下列函数的拉氏变换:(1)2()1;f t t =−解:由拉氏变换的线性性质知:2332!121[()][][1].L f t L t L s s s s=−=−=− (2) ()1;tf t te =−解:由拉氏变换的线性性质和位移性质知:211[()][1][].(1)t L f t L L te s s =−=−− (3) ()cos ;f t t t =解:法一:利用位移性质。

()cos .2it ite ef t t t t −+==由拉氏变换的位移性质知:222211111[()][][].222()()(it its L f t L te L te s i s i s −⎡⎤−=+=+=⎢⎥−++⎣⎦211) 法二:利用微分性质。

令 则()cos ,g t t =2221()[()],'().1(s s G s L g t G s s s −===++21) 由拉氏变换的微分性质知:[cos ][()]'().L t t L tg t G s ==−即 2221[()].(1)s L f t s −=+ (4) 2()sin 6;tf t et −=解:因为 26[sin 6],36L t s =+ 故由拉氏变换的位移性知:26[()].(2)36L f t s =++ (5) 2()cos ;f t t = 解:1cos 2().2tf t +=故22211112[()][][cos 2].22224(4)s s L f t L L t s s s s +=+=+⋅=++ (6)()(1);tf t u e −=−解:因为1,10(1),0,10ttte u e e −−−⎧−>⎪−=⎨−<⎪⎩ 即: 1,0(1).0,0t t u e t −>⎧−=⎨<⎩ 故01[()]1.st L f t e dt s+∞−=⋅=∫(7) 2()(1);tf t t e =−解:22()(1)2.ttttf t t e t e te e =−=−+ 法一:利用拉氏变换的位移性质。

复变函数课后习题答案

复变函数课后习题答案

习题一 P311题 (2)i ii i -+-11 = 1)1(2)1(--++i i i i =223i --)R e (z 23-= ; 21)(-=z I m ; z = 23-2i + ; z =210;arg(z) = arctan-31π (4) 8i i i +-214 i i +-=41 i 31-= ;;1)Re(=z ;3)Im(-=z ;31i z += ;10=z 3a r c t a na r g -=z ; 5题(2) πππi e i 2)sin (cos 22=+=-;(4)⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+=-)43sin(arctan )43cos(arctan 5)43sin(arctan )43cos(arctan 91634i i i;5θi e = );43arctan(-=θ (6) θθθθθθθθϑθθ7sin 7cos )()()2sin 2(cos )sin (cos )7(4322323i e e e e e i i i i i i i -====+---- ; 8题(2) 16)2()1(848==+πie i (4));3432sin 3432(cos2163ππππ-+-=--k i k i ;431arctan ππθ-=-= ;2,1,0=K);1(24)2222(2360i i K -=-= );125sin 125(cos261ππi K += );1213sin 1213(cos 262ππi K +=12题(2) ;3)2(=-z R e 即 ;3])2[(e =+-iy x R ;32=-x 5=x 直线(6) ;4)arg(π=-i z ;4))1(arg(π=-+y i x arctan;41π=-x y ;11=-xy 1+=x y 以i 为起点的射线(x>0). 13题(1) 0)(<z I m ; 即y<0, 不含实轴的下半平面,开区域,无界,单连通。

最新复变函数课后习题答案(全)

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习题一答案1.求下列复数的实部、虚部、模、幅角主值及共轭复数:(1)132i+(2)(1)(2)ii i--(3)131ii i--(4)8214i i i-+-解:(1)1323213i zi-==+,因此:32 Re, Im1313 z z==-,232arg arctan,31313z z z i==-=+(2)3(1)(2)1310i i izi i i-+===---,因此,31Re, Im1010z z=-=,131arg arctan,31010z z z iπ==-=--(3)133335122i i iz ii i--=-=-+=-,因此,35Re, Im32z z==-,535,arg arctan,232iz z z+==-=(4)82141413z i i i i i i=-+-=-+-=-+因此,Re1,Im3z z=-=,arg arctan3,13z z z iπ==-=--2.将下列复数化为三角表达式和指数表达式:(1)i(2)1-+(3)(sin cos)r iθθ+(4)(cos sin)r iθθ-(5)1cos sin (02)iθθθπ-+≤≤解:(1)2cos sin22ii i eπππ=+=(2)1-+23222(cos sin )233i i e πππ=+=(3)(sin cos )r i θθ+()2[cos()sin()]22ir i reπθππθθ-=-+-=(4)(cos sin )r i θθ-[cos()sin()]i r i re θθθ-=-+-=(5)21cos sin 2sin 2sin cos 222i i θθθθθ-+=+ 22sin [cossin]2sin 2222ii eπθθπθπθθ---=+=3. 求下列各式的值:(1)5)i - (2)100100(1)(1)i i ++-(3)(1)(cos sin )(1)(cos sin )i i i θθθθ-+-- (4)23(cos5sin 5)(cos3sin 3)i i ϕϕϕϕ+-(5(6解:(1)5)i -5[2(cos()sin())]66i ππ=-+-5552(cos()sin()))66i i ππ=-+-=-+(2)100100(1)(1)i i ++-50505051(2)(2)2(2)2i i =+-=-=-(3)(1)(cos sin )(1)(cos sin )i i i θθθθ-+--2[cos()sin()](cos sin )33)sin()][cos()sin()]44i i i i ππθθππθθ-+-+=-+--+-)sin()](cos2sin 2)1212i i ππθθ=-+-+(2)12)sin(2)]1212ii πθππθθ-=-+-=(4)23(cos5sin 5)(cos3sin 3)i i ϕϕϕϕ+- cos10sin10cos19sin19cos(9)sin(9)i i i ϕϕϕϕϕϕ+==+-+- (5=11cos (2)sin (2)3232k i k ππππ=+++1, 0221, 122, 2i k i k i k +=⎪⎪⎪=-+=⎨⎪-=⎪⎪⎩(6=11(2)sin (2)]2424k i k ππππ=+++88, 0, 1i i e k e k ππ==⎪=⎩4.设12 ,z z i ==-试用三角形式表示12z z 与12z z解:12cossin, 2[cos()sin()]4466z i z i ππππ=+=-+-,所以12z z 2[cos()sin()]2(cos sin )46461212i i ππππππ=-+-=+,12z z 1155[cos()sin()](cos sin )2464621212i i ππππππ=+++=+ 5. 解下列方程: (1)5()1z i += (2)440 (0)z a a +=>解:(1)z i += 由此25k iz i e iπ=-=-,(0,1,2,3,4)k=(2)z==11[cos(2)sin(2)]44a k i kππππ=+++,当0,1,2,3k=时,对应的4(1),1),1),)i i i i+-+---6.证明下列各题:(1)设,z x iy=+z x y≤≤+证明:首先,显然有z x y=≤+;其次,因222,x y x y+≥固此有2222()(),x y x y+≥+从而z=≥。

复变函数—课后答案习题五解答

复变函数—课后答案习题五解答

1 z ( z − 1) 1
2 2
在 z = 1 处有一个二级极点,这个函数又有下列洛朗展开式
z ( z − 1)
="+
1
( z − 1)
5

1
( z − 1)
4
+
1
( z − 1)
3
,| z − 1|> 1. , | z − 2 |> 1
−1 所以“ z = 1 又是 f (z ) 的本性奇点” ,又其中不含 (z − 2) 幂项,因此 Res ⎡ ⎣ f ( z ) ,1⎤ ⎦ = 0 ,这些说法对
m −1
ϕ (z ) + (z − z 0 )m ϕ ' (z ) = (z − z0 )m−1 [mϕ (z ) + (z − z0 )ϕ ' (z )]
故 z0 是 f ' (z ) 的 m-1 级零点。 3.验证: z = 解 由 ch
πi
2
是 ch z 的一级零点。
πi
2
= cos
π
2
= 0 , (ch z ) ' z = π i = sh
z → z0
lim
f ( z) f '( z ) = lim z → z 0 g '( z ) g ( z)
(或两端均为∞) 。

因 f ( z ) 和 g ( z ) 是 以 z0 为 零 点 的 两 个 不 恒 等 于 零 的 解 析 函 数 , 可 设 f ( z ) = ( z − z0 )ϕ ( z ) ,
习题五解答
1、下列函数有些什么奇点?如果是极点,指出它的级。 (1)
z ( z + 1)

复变函数课后习题答案(全)之令狐文艳创作

复变函数课后习题答案(全)之令狐文艳创作

习题一答案1.令狐文艳2. 求下列复数的实部、虚部、模、幅角主值及共轭复数:(1)132i+ (2)(1)(2)i i i -- (3)131i i i -- (4)8214i i i -+- 解:(1)1323213i z i -==+, 因此:32Re , Im 1313z z ==-, (2)3(1)(2)1310i i i z i i i -+===---, 因此,31Re , Im 1010z z =-=, (3)133335122i i i z i i i --=-=-+=-, 因此,35Re , Im 32z z ==-, (4)82141413z i i i i i i =-+-=-+-=-+因此,Re 1, Im 3z z =-=,3. 将下列复数化为三角表达式和指数表达式:(1)i (2)1-+ (3)(sin cos )r i θθ+(4)(cos sin )r i θθ- (5)1cos sin (02)i θθθπ-+≤≤解:(1)2cos sin 22ii i e πππ=+= (2)1-+23222(cos sin )233i i e πππ=+=(3)(sin cos )r i θθ+()2[cos()sin()]22i r i re πθππθθ-=-+-= (4)(cos sin )r i θθ-[cos()sin()]i r i re θθθ-=-+-=(5)21cos sin 2sin 2sin cos 222i i θθθθθ-+=+ 4. 求下列各式的值:(1)5)i - (2)100100(1)(1)i i ++-(3)(1)(cos sin )(1)(cos sin )i i i θθθθ-+-- (4)23(cos5sin 5)(cos3sin 3)i i ϕϕϕϕ+- (5(6解:(1)5)i -5[2(cos()sin())]66i ππ=-+- (2)100100(1)(1)i i ++-50505051(2)(2)2(2)2i i =+-=-=- (3)(1)(cos sin )(1)(cos sin )i i i θθθθ-+-- (4)23(cos5sin 5)(cos3sin 3)i i ϕϕϕϕ+- (5= (6=5.设12 ,z z i ==-试用三角形式表示12z z 与12z z 解:12cos sin , 2[cos()sin()]4466z i z i ππππ=+=-+-,所以12z z 2[cos()sin()]2(cos sin )46461212i i ππππππ=-+-=+, 6. 解下列方程:(1)5()1z i += (2)440 (0)z a a +=> 解:(1)z i += 由此25k i z i e i π=-=-, (0,1,2,3,4)k =(2)z ==11[cos (2)sin (2)]44a k i k ππππ=+++,当0,1,2,3k =时,对应的4个根分别为:), 1), 1), )i i i i +-+--- 7. 证明下列各题:(1)设,z x iy =+则z x y ≤≤+证明:首先,显然有z x y =≤+;其次,因 222,x y x y +≥ 固此有 2222()(),x y x y +≥+从而z =≥(2)对任意复数12,,z z 有2221212122Re()z z z z z z +=++证明:验证即可,首先左端221212()()x x y y =+++, 而右端2222112211222Re[()()]x y x y x iy x iy =+++++-2222112212122()x y x y x x y y =+++++221212()()x x y y =+++,由此,左端=右端,即原式成立。

复变函数课后习题答案(全)

复变函数课后习题答案(全)

精心整理页脚内容习题一答案1. 求下列复数的实部、虚部、模、幅角主值及共轭复数:(1)132i+(2)(1)(2)i i i --(3)131i i i--(4)8214i i i -+-132i-(((2(((2)1-+23222(cos sin )233i i e πππ=+=(3)(sin cos )r i θθ+()2[cos()sin()]22ir i reπθππθθ=-+-=(4)(cos sin )r i θθ-[cos()sin()]i r i re θθθ-=-+-=(5)21cos sin 2sin 2sin cos 222i i θθθθθ-+=+....3. 求下列各式的值: (1)5)i -(2)100100(1)(1)i i ++-(3)(1)(cos sin )(1)(cos sin )i i i θθθθ-+--(4)23(cos5sin 5)(cos3sin 3)i i ϕϕϕϕ+-(5(6解:(1)5)i -5[2(cos()sin())]66i ππ=-+- (2)100100(1)(1)i i ++-50505051(2)(2)2(2)2i i =+-=-=-(3)(1)(cos sin )(1)(cos sin )i i i θθθθ-+--(4)23(cos5sin 5)(cos3sin 3)i i ϕϕϕϕ+- (5=(6=4.设12 ,z z i ==-试用三角形式表示12z z 与12z z 解:12cossin, 2[cos()sin()]4466z i z i ππππ=+=-+-,所以12z z 2[cos()sin()]2(cos sin )46461212i i ππππππ=-+-=+,5. 解下列方程: (1)5()1z i +=(2)440 (0)z a a +=>解:(1)z i +=由此25k i z i ei π=-=-,(0,1,2,3,4)k =(2)z==精心整理页脚内容11[cos (2)sin (2)]44a k i k ππππ=+++,当0,1,2,3k =时,对应的4个根分别为:), 1), 1), )i i i i +-+--- 6. 证明下列各题:(1)设,zx iy =+z x y≤≤+证明:首先,显然有z x y =≤+;(=(1n a z -++证明:方程两端取共轭,注意到系数皆为实数,并且根据复数的乘法运算规则,()n z ,10n a z -+++=为实系数代数方程的一个根,则也是。

复变函数课后习题问题详解(全)85912

复变函数课后习题问题详解(全)85912

习题一答案1.求下列复数的实部、虚部、模、幅角主值及共轭复数:(1)132i+(2)(1)(2)ii i--(3)131ii i--(4)8214i i i-+-解:(1)1323213i zi-==+,因此:32 Re, Im1313 z z==-,232arg arctan,31313z z z i==-=+(2)3(1)(2)1310i i izi i i-+===---,因此,31Re, Im1010z z=-=,131arg arctan,31010z z z iπ==-=--(3)133335122i i iz ii i--=-=-+=-,因此,35Re, Im32z z==-,535,arg arctan,232iz z z+==-=(4)82141413z i i i i i i=-+-=-+-=-+因此,Re1,Im3z z=-=,arg arctan3,13z z z iπ==-=--2.将下列复数化为三角表达式和指数表达式:(1)i(2)1-+(3)(sin cos)r iθθ+(4)(cos sin)r iθθ-(5)1cos sin (02)iθθθπ-+≤≤解:(1)2cos sin22ii i eπππ=+=(2)1-+23222(cos sin )233i i e πππ=+=(3)(sin cos )r i θθ+()2[cos()sin()]22ir i reπθππθθ-=-+-=(4)(cos sin )r i θθ-[cos()sin()]i r i re θθθ-=-+-=(5)21cos sin 2sin 2sin cos 222i i θθθθθ-+=+ 22sin [cossin]2sin 2222ii eπθθπθπθθ---=+=3. 求下列各式的值:(1)5)i - (2)100100(1)(1)i i ++-(3)(1)(cos sin )(1)(cos sin )i i i θθθθ-+-- (4)23(cos5sin 5)(cos3sin 3)i i ϕϕϕϕ+-(5(6解:(1)5)i -5[2(cos()sin())]66i ππ=-+-5552(cos()sin()))66i i ππ=-+-=-+(2)100100(1)(1)i i ++-50505051(2)(2)2(2)2i i =+-=-=-(3)(1)(cos sin )(1)(cos sin )i i i θθθθ-+--2[cos()sin()](cos sin )33)sin()][cos()sin()]44i i i i ππθθππθθ-+-+=-+--+-)sin()](cos2sin 2)1212i i ππθθ=-+-+(2)12)sin(2)]1212ii πθππθθ-=-+-=(4)23(cos5sin 5)(cos3sin 3)i i ϕϕϕϕ+- cos10sin10cos19sin19cos(9)sin(9)i i i ϕϕϕϕϕϕ+==+-+- (5=11cos (2)sin (2)3232k i k ππππ=+++1, 0221, 122, 2i k i k i k +=⎪⎪⎪=-+=⎨⎪-=⎪⎪⎩(6=11(2)sin (2)]2424k i k ππππ=+++88, 0, 1i i e k e k ππ==⎪=⎩4.设12 ,z z i ==-试用三角形式表示12z z 与12z z解:12cossin, 2[cos()sin()]4466z i z i ππππ=+=-+-,所以12z z 2[cos()sin()]2(cos sin )46461212i i ππππππ=-+-=+,12z z 1155[cos()sin()](cos sin )2464621212i i ππππππ=+++=+ 5. 解下列方程: (1)5()1z i += (2)440 (0)z a a +=>解:(1)z i += 由此25k iz i e iπ=-=-,(0,1,2,3,4)k=(2)z==11[cos(2)sin(2)]44a k i kππππ=+++,当0,1,2,3k=时,对应的4(1),1),1),)i i i i+-+---6.证明下列各题:(1)设,z x iy=+z x y≤≤+证明:首先,显然有z x y=≤+;其次,因222,x y x y+≥固此有2222()(),x y x y+≥+从而z=≥。

复变函数(第四版)课后习题答案

复变函数(第四版)课后习题答案

3i 1−
i
⎫ ⎬ ⎭
=

5 2
⎜⎛ 1 − 3i ⎟⎞ = 3 + i 5 , 1 − 3i = ⎜⎛ 3 ⎟⎞2 + ⎜⎛ − 5 ⎟⎞2 = 34 , ⎝ i 1−i⎠ 2 2 i 1−i ⎝ 2⎠ ⎝ 2⎠ 2
Arg⎜⎛ ⎝
1 i

3i 1−i
⎟⎞ ⎠
=
arg⎜⎛ ⎝
1 i

3i 1−
i
⎟⎞ ⎠
2.如果等式 x + 1 + i(y − 3) = 1 + i 成立,试求实数 x, y 为何值。
5 + 3i
解:由于
x
+
1+ i(y
5 + 3i

3)
=
[x
+1 + i(y − 3)](5 − (5 + 3i)(5 − 3i)
3i)
= 5(x +1)+ 3(y − 3)+ i[− 3(x +1)+ 5(y − 3)]
= 2 i sin nt
14.求下列各式的值
( ) (1) 3 − i 5 ; (2) (1 + i)6 ; (3) 6 −1 ;
1
(4) (1 − i)3
( ) ( ) 解
(1)
3 − i 5 = ⎢⎢⎣⎡2⎜⎜⎝⎛
3 2

i 2
⎟⎟⎠⎞⎥⎥⎦⎤5
=
2e−iπ / 6 5 = 32e−i5π / 6
=
32
⎡ ⎢⎣cos
⎛ ⎜⎝

5π 6
⎞ ⎟⎠
+

复变函数课后答案习题四解答

复变函数课后答案习题四解答

in ;
n=1 n
n=2 ln n
∑ ∑ 3)
∞ n=1
(6+5i)n 8n

4)
∞ n=2
cos in 2n

∑ ∑ 解
1)由 in = cos nπ
+ i sin nπ


cos nπ 2


sin nπ 2
为收敛的交错项实级数,
2
2 n=1 n
n=1 n
∑ ∑ 所以 ∞ in 收敛,但 in = 1 ,故 ∞ in 发散,原级数条件收敛;
n→∞ n
2
= 0, lim 1 sin n→∞ n
nπ 2
=0,

α
n
收敛,
lim
n→∞
α
n
=
0
2.证明:
⎧0,
|α |<1,
limα n
n→∞
=
⎪⎪∞, ⎨⎪1,
|α |>1, α = 1,
⎪⎩不存在, |α|=1,α ≠ 1.
3.判断下列级数的绝对收敛性与收敛性:
∑ ∑ 1) ∞ in ;

2)
,而
lim
n→∞
chn 2n

0
,故
∞ n=2
cos in 2n
发散。
4.下列说法是否正确?为什么?
(1)每一个幂级数在它的收敛圆周上处处收敛;
(2)每一个幂级数的和函数在收敛圆内可能有奇点;
(3)每一个在 z0 连续的函数一定可以在 z0 的邻域内展开成 Taylor 级数。

∑ 解(1)不对。如 zn 在收敛圆 z < 1内收敛,但在收敛圆周 z = 1上并不收敛; n=0

复变函数课后习题答案(全)第四版

复变函数课后习题答案(全)第四版

习题一答案1. 求下列复数的实部、虚部、模、幅角主值及共轭复数:(1)132i+ (2)(1)(2)i i i --(3)131i i i-- (4)8214i i i -+-解:(1)1323213iz i -==+, 因此:32Re , Im 1313z z ==-,1232, arg arctan , 3131313z z z i ==-=+(2)3(1)(2)1310i i iz i i i -+===---, 因此,31Re , Im 1010z z =-=,1131, arg arctan , 3101010z z z i π==-=--(3)133335122i i iz i i i --=-=-+=-, 因此,35Re , Im 32z z ==-,34535, arg arctan , 232i z z z +==-=(4)82141413z i i i i i i =-+-=-+-=-+因此,Re 1, Im 3z z =-=,10, arg arctan3, 13z z z i π==-=--2. 将下列复数化为三角表达式和指数表达式: (1)i (2)13i -+ (3)(sin cos )r i θθ+(4)(cos sin )r i θθ- (5)1cos sin (02)i θθθπ-+≤≤解:(1)2cossin22iii e πππ=+=(2)13i -+23222(cos sin )233i i e πππ=+=(3)(sin cos )r i θθ+()2[cos()sin()]22ir i reπθππθθ-=-+-=(4)(cos sin )r i θθ-[cos()sin()]i r i re θθθ-=-+-=(5)21cos sin 2sin 2sin cos 222i i θθθθθ-+=+22sin [cossin]2sin 2222ii e πθθπθπθθ---=+=3. 求下列各式的值:(1)5(3)i - (2)100100(1)(1)i i ++-(3)(13)(cos sin )(1)(cos sin )i i i i θθθθ-+-- (4)23(cos5sin5)(cos3sin3)i i ϕϕϕϕ+-(5)3i (6)1i +解:(1)5(3)i -5[2(cos()sin())]66i ππ=-+-5552(cos()sin())16(3)66i i ππ=-+-=-+ (2)100100(1)(1)i i ++-50505051(2)(2)2(2)2i i =+-=-=-(3)(13)(cos sin )(1)(cos sin )i i i i θθθθ-+--2[cos()sin()](cos sin )332[cos()sin()][cos()sin()]44i i i i ππθθππθθ-+-+=-+--+-2[cos()sin()](cos2sin 2)1212i i ππθθ=-+-+(2)122[cos(2)sin(2)]21212ii eπθππθθ-=-+-=(4)23(cos5sin5)(cos3sin3)i i ϕϕϕϕ+- cos10sin10cos19sin19cos(9)sin(9)i i i ϕϕϕϕϕϕ+==+-+- (5)3i 3cossin22i ππ=+11cos (2)sin (2)3232k i k ππππ=+++31, 02231, 122, 2i k i k i k ⎧+=⎪⎪⎪=-+=⎨⎪-=⎪⎪⎩(6)1i +2(cossin )44i ππ=+ 4112[cos (2)sin (2)]2424k i k ππππ=+++48482, 02, 1i i e k e k ππ⎧=⎪=⎨⎪-=⎩4. 设121, 3,2iz z i +==-试用三角形式表示12z z 与12z z解:12cossin , 2[cos()sin()]4466z i z i ππππ=+=-+-,所以12z z 2[cos()sin()]2(cos sin )46461212i i ππππππ=-+-=+, 12z z 1155[cos()sin()](cos sin )2464621212i i ππππππ=+++=+ 5. 解下列方程: (1)5()1z i += (2)440 (0)z a a +=> 解:(1)51,z i+= 由此2551k i z i ei π=-=-, (0,1,2,3,4)k =(2)4444(cos sin )za a i ππ=-=+11[cos (2)sin (2)]44a k i k ππππ=+++,当0,1,2,3k =时,对应的4个根分别为:(1), (1), (1), (1)2222a a a ai i i i +-+--- 6. 证明下列各题:(1)设,z x iy =+则2x y z x y +≤≤+证明:首先,显然有22z x y x y =+≤+;其次,因222,x y x y +≥固此有2222()(),x y x y +≥+ 从而222x y z x y +=+≥。

复变函数—课后答案习题四解答

复变函数—课后答案习题四解答

习题四解答1.下列数列{}n α是否收敛?如果收敛,求出它们的极限:1)1i 1i n n n α+=−;2)i 1;2nn α−⎛⎞=+⎜⎟⎝⎠3)i (1);1nn n α=−++4);5)i /2n n e πα−=i /21n n e nπα−=解 1)2221i 12i 1i 11n n n n n n n α+−==+−++,又2212lim 1,lim 011n n n nn n→∞→∞−2=−=++n ,故α收敛,lim 1n n α→∞=−2)i 12n ni n θα−−⎞⎛⎞=+=⎜⎟⎟⎝⎠⎠,又lim 0ni n θ−→∞⎞=⎟⎠,故n α收敛,lim 0n n α→∞= 3)由于n α的实部{}(1)n−发散,故nα发散4)由于i /2cosisin 22n n n n e πππα−==−,其实部、虚部数列均发散,故n α发散 5)i /2111cos i sin 22n n n n en n n πππα−==−,知11lim cos 0,lim sin 022n n n n n n ππ→∞→∞==,故n α收敛,lim 0n n α→∞=2.证明:0,||<1,,||>1,lim 1,1,||=1, 1.n n αααααα→∞⎧⎪∞⎪=⎨=⎪⎪≠⎩不存在, 3.判断下列级数的绝对收敛性与收敛性:1)1i n n n ∞=∑; 2)2i ln nn n ∞=∑; 3)1(6+5i)8nn n ∞=∑; 4)2cosi 2nn n ∞=∑。

解 1)由i cosisin 22nn n ππ=+,1cos2n n n π∞=∑与1sin 2n n n π∞=∑为收敛的交错项实级数,所以1i n n n ∞=∑收敛,但i 1n n n =,故1i nn n∞=∑发散,原级数条件收敛;2)与1)采用同样的方法,并利用11(2ln n n n≥≥); 3)因(6+5i)88nnn ⎛⎞=⎜⎜⎝⎠⎟⎟,而18nn ∞=⎛⎞⎜⎟⎜⎟⎝⎠∑收敛,故1(6+5i)8nn n ∞=∑绝对收敛; 4)因,而cosi ch n =n ch lim 02n n n →∞≠,故2cosi 2n n n∞=∑发散。

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(1)(3-i)5解:3-i=2[cos( -30°)+isin(-30°)] =2[cos30°- isin30°](3-i)5=25[cos(30°⨯5)-isin(30°⨯5)]=25(-3/2-i/2) =-163-16i(2)(1+i )6解:令z=1+i 则x=Re (z )=1,y=Im (z )=1 r=z =22y x +=2tan θ=x y =1Θx>0,y>0∴θ属于第一象限角∴θ=4π ∴1+i=2(cos4π+isin 4π) ∴(1+i )6=(2)6(cos 46π+isin 46π) =8(0-i )=-8i1.2求下式的值 (3)61-因为-1=(cos π+sin π)所以61-=[cos(ππk 2+/6)+sin(ππk 2+/6)] (k=0,1,2,3,4,5,6).习题一1.2(4)求(1-i)31的值。

解:(1-i)31 =[2(cos-4∏+isin-4∏)]31=62[cos(12)18(-k ∏)+isin(12)18(-k∏)](k=0,1,2)1.3求方程3z +8=0的所有根。

解:所求方程的根就是w=38-因为-8=8(cos π+isin π) 所以38-= ρ [cos(π+2k π)/3+isin(π+2k π)/3] k=0,1,2其中ρ=3r=38=2即w=2[cosπ/3+isinπ/3]=1—3i1w=2[cos(π+2π)/3+isin(π+2π)/3]=-22w=2[cos(π+4π)/3+isin(π+4π)/3]= 1—3i3习题二1.5 描出下列不等式所确定的区域或者闭区域,并指明它是有界还是无界的,单连通还是多连通的。

(1) Im(z)>0解:设z=x+iy因为Im(z)>0,即,y>0而)∈x-∞(∞,所以,不等式所确定的区域D为:不包括实轴的上半平面。

由所确定的区域可知,不存在某一个正数M,使得确定区域内的每个点z满足Mz<,所以该区域是无界的。

在该区域D内任意作一条简单闭曲线,该曲线的内部总是属于D 区域,所以区域D为单连通区域。

综上所述,该不等式确定的区域是不包含实轴的上半区域,是无界的单连通区域。

描出下列不等式的区域或闭区域,并指出它是有界还是无界的,单连通的还是多连通的。

1.5(2)解:该不等式的区域如图所示:y1 5 x圆+=4的外部(不包括圆周),无界的,为开的多连通区域1.5.描出下列不等式所确定的区域或闭区域,并指明它是有界的还是无界的,单连通的还是多连通的0<Re(z)<1由直线X=0与X=1所围成的带形区域,不包括两直线在内,是无界的、开的单连通区域。

1.5描述下列不等式所确定的区域或闭区域,并指明它是有界的还是无界的,单连通的还是多连通的:(4)3 2≤≤z解:32≤≤z 即9422≤+≤y x 为由圆周422=+y x 与922=+y x 所围成的环形闭区域(包括圆周),是有界多连通闭区域。

如图:已知映射w=z 3, 求(1) 点z 1=i ,z 2=1+i ,z 3=3+i ,在w 平面上的像。

解:z=r ei θ,则w=z 3r 3。

于是 ⑴ Z 1=i=e 2πi ,z2=1+i=()=Z3=+i=2(+i)=2()=经映射后在w平面上的像分别是W1==-i,W2==(-+i)=-2+i2,W3==8i第47页3.5计算下列各题(1)==-((zcosz)z=1 -(zcosz)z=0 - dz ) =cos1-sin1注:因输入法问题。

故特设定z的共轭负数为z*,除号为/ 1.7:设f(z)=1/z2 (z/z*-z*/z) (z≠0)当z→0时,极限不存在解法一:首先假设z=r e iθ则有:(z/z*-z*/z)=r2 ( e-2 iθ- e2 iθ )/ r2=-2isin2θ可见是随θ发生变化而变化的变量所以根据极限必须为常数可知当z→0时,极限不存在是以此题得证。

解法二:首先假设z=x+iy则(z/z*-z*/z)=(z*2-z2 )/x2 +y2=-4ixy/ x2 +y2所以可见,当z→0时,即当x→0, y→0时因为有lim (x→0, y→0)xy/ x2 +y2极限不存在所以当z→0时,f(z)=1/z2 (z/z*-z*/z)的极限不存在是以此题得证。

2.1 利用导数定义推出:(1) (z n )、=nz n-1(n 为正整数);解 0lim →∆z z z z z n n ∆-∆+)( = 0lim →∆z zz z c z z c z z c z c nn n n n n n n n n ∆-∆++∆+∆+--Λ222110 =0lim →∆z (nz 1-n +c 2n z 2-n z ∆+...+c nn 1-∆n z ) =nz 1-n2.1(2) ()ˊ=-= =-(2)f(x)=2x 3+3y 3i解:∵u=2x 3 ,v=3y 3 。

26x x u =∂∂ ,0=∂∂y u ,0=∂∂x v , 29y y v=∂∂上述4个偏导处处连续,但仅当2x 2=3y 2时C-R 方程成立。

因而函数只在直线x 2±y 3=0上可导,但是在复平面上不解析。

习题22.2的第一小题下列函数在何处可导?何处解析?()iy=2f-xz解:()x v y u yv x u yv xv yu x xu yv xu iy x z f ∂∂-=∂∂∂∂=∂∂-=∂∂=∂∂=∂∂=∂∂-==-=100222在 z 平面上处处连续,且当且仅当2x = −1 时,u,v 才满足C-R 条件,故f (z) = u + i v = x -i y 仅在直线21-=x上可导,在z 平面上处处不解析。

7.6(2):求下列函数的傅里叶变换:f(t)=costsint. 解:F()======2.2以下函数何处可导?何处解析?f (z )=sinxchy+icosxshy 解: u=sinxchy v=cosxshyxchy x u cos =∂∂ xchy y v cos =∂∂ xshy y u sin =∂∂ xshy xv sin -=∂∂ 可得y v x u ∂∂=∂∂ xv y u ∂∂-=∂∂并且上述四个一阶偏导数均连续,所以f(z)在复平面内处处可导,从而在复平面内处处解析。

25页习题二2.3指出函数的解析性区域并求其导数(1) (z-1)5解:由题可知(z-1)5 处处解析其导数f’(z)=5(z-1)425页习题二2.3指出函数的解析性区域并求其导数(2)iz z 23+ 解:设()iz z z f 23+=,iy x z +=则()()()x y y x i y xy x y x f 2323,3223+-+--=令 x y y x v yxy x u 23233223--=--=则 263322--=-=xy u y x u y x 223326y x v xy v y x -=+=又令 ''y x v u = ''x y v u -=即 22223333y x y x -=-()2626+-=--xy xy所以()z f 在复平面内处处解析,即iz z 23+在复平面内处处解析,其导数为i z 232+。

2.3题:指出下列函数的解析性区域,并求其导数; (3)f(z)=解:令-1=0得z=-1和z=1所以该函数除z=-1和z=1外在复平面上处处解析;该函数的导数为:=-25页:习题二2.3指出下列函数的解析性区域,并求其倒数。

(4). (c d中至少有一个不为0)解.当c=0时,函数在复平面处处解析;()的倒数为;当c!=0时:函数除z=-外在复平面处处可导,处处解析;()的倒数为=第二章2.4求下列函数的奇点;(1)解:因为:当z()=0;所以 z=0;=-1由Z=计m=-1=cos π+i sin π Z==cos +i sin (n=0,1)当n=0时,z=i ;当n=1时,z=-i ;所以本题奇点分别为0;-i ; i ;2.4 求下列函数的奇点: (2) .)1()1(222++-z z z解:令原函数分母.,10)1(1)(z 22i z z ±-=⇒=++即:原函数在i z ±-=,1处不解析,故原函数的奇点为.,1i ±-2.10求Ln(-i),Ln(-3+4i)和他们的主值。

解:Ln(-i)=Ln|-i|+i(arg(-i)+2kπ)=i(- +2kπ)=iπ(2k- ),k=0,+1,+2,…ln(-i)=ln|-i| + i arg(-i)=-Ln(-3+4i)=ln|-3+4i| + i[arg(-3+4i)+2kπ]=ln5+i [(π-arctan )+2k π]=ln5-i [(arctan -(2k+1)π)],k=0,+1,+2,…ln (-3+4i )=ln|-3+4i| + i arg(-3+4i)=ln5+i(π-arctan )习题2.1221π*-i e =e *2π*-i e =e *())2sin()2cos(ππi -=)(i e -* 4)i 1 (π*+e =4e 4π**i e =4e ())4sin()4cos(ππi +*==4e *⎪⎭⎫ ⎝⎛+2222i=244e *()i +*1i 3=3Ln i e *=()33ln iArg i e +*=πk e 2-*3ln e =()3ln sin 3ln cos 2i e k +*-π()i i +1=()i Ln i e +*1=()()()i iArg i lm i e +++*1|1|=()()π*412|1|ln +-+**k i i e e =()π*412+-k e ⎪⎭⎫⎝⎛+*22ln sin 22ln cos i习题三46页3.1沿下列路线计算积分:(1)自原点至3+i 的直线段;解:此直线的参数方程可写成:x=3t,y=t, 0t1,或z=3t+it,0t1,z=3t+it, =(3+i).于是()()332223319331921i i dz z dz z dz z c c c +=-++=+=∴⎰⎰⎰()()()9331331331331333103-+=⋅-+=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+=i i iy=书46页3.1沿下列路线计算积分dz z i ⎰+302:(2)自原点沿实轴至3,再由3铅直向上至.3i + 解:设iy x z +=,:1c 原点到3,[]3,0,0∈=x y ()();9313033022222111=⎥⎦⎤⎢⎣⎡===++=⎰⎰⎰⎰x dx x dx x iy x d iy x dz z c c c 3:2c 到,3i +()0,3到(),1,3[],1,0,3∈=y x()()()()()dy iy i iy d iy iy x d iy x dz z c c 2102102233322⎰⎰⎰⎰+=++=++=3.2 试用积分⎰c dz zz 的值,其中C 为正向圆周:2=z . 解:正向圆周2=z 的参数方程为:)20(2π≤≤=t e z it 由公式得:i dt i dt ie e e dz z z it it it c πππ422222020===⎰⎰⎰复变函数期中作业习题三3.4沿指定曲线的正向计算下列各积分: (1)解:由柯西积分公式得3.4 (4), C:|z|=2解:因为 C:|z|=2,被积函数奇点z=3 所以 f(z)=在D内解析所以=0习题三3.4(8)dz/ C:∣z∣=1解:取=0在C内,f(z)在C内解析所以,原式=f(z)dz/=(z)==i习题三 3.4(5) dz ,C 为包围Z=0的闭曲线。

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