数学物理方法习题
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。
()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*00limlim lim()0z z z z z z zzz z z z z z z z 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 ⎧-+≠⎪=+⎨+⎪⎩， 33222222(,)=00x y x y v x y x y x y ⎧++≠⎪=+⎨+⎪⎩。
数学物理方法习题及解答
2. 试解方程：()0,044>=+a a z44424400000,0,1,2,3,,,,i k iiz a a e z aek aez i i ππππωωωωω+=-=====--若令则1．计算：（1）iii i 524321-+-+ （2）y =（3）求复数2⎝⎭的实部u 和虚部v 、模r 与幅角θ(1) 原式=()()()123425310810529162525255i i i i i i +⋅+-⋅+-++=+=-+--（2） 332()102052(0,1,2,3,4)k i e k ππ+==原式(3)2223221cos sin cos sin ,3333212u v 1,2k ,k 0,1,2,23i i i e r ππππππθπ⎛⎫==+=+==-+ ⎪⎝⎭⎝⎭=-===+=±±原式所以：，3．试证下列函数在z 平面上解析,并分别求其导数.(1)()()y i y y ie y y y x e x x sin cos sin cos ++-3.()()()()()()()()cos sin ,cos sin ,cos sin cos ,sin sin cos ,cos sin sin sin ,cos sin cos ,,,x x x x x x x x u e x y y y v e y y x y ue x y y y e y x ue x y y y y y ve y y x y e y y x ve y y y x y yu v u v x y y x u v z f z u iv z u f z =-=+∂=-+∂∂=---∂∂=++∂∂=-+∂∂∂∂∂==-∂∂∂∂=+∂'=∂证明：所以：。
由于在平面上可微所以在平面上解析。
()()()cos sin cos cos sin sin .x x x x vi e x y y y e y i e y y x y e y x x∂+=-++++∂由下列条件求解析函数()iv u z f += (),1,22i i f xy y x u +-=+-=解：()()()()()()()222222222212,2,212,2,,,2112,22111,0,1,1,,221112.222u v x y v xy y x x y v u v y x y x x x x x c x y x f z x y xy i xy y x c f i i x y c c f z x y xy i xy x y ϕϕϕϕ∂∂==+∴=++∂∂∂∂∂''=+=-=-+∴=-=-+∂∂∂⎛⎫=-+++-+ ⎪⎝⎭=-+==+==⎛⎫=-++-++ ⎪⎝⎭而即所以由知带入上式，则则解析函数2. ()21,3,,.ii i i i i e ++试求()()(((()()()2(2)Ln 144(2)4ln32Ln32ln32ln1222Ln 21cos ln sin ,0,1,2,3cos(ln 3)sin(ln 3),0,1,2,i i k k i ii i k i i k i i k i k i k i ii ii eeeei k e e e e i k i eeeππππππππππππ⎛⎫⎛⎫+ ⎪⎪-+++⎝⎭⎝⎭-++-+-⎛⎫⎛⎫++-+ ⎪⎪⎝⎭⎝⎭+====+=±±====+=±±=== 解：()222,0,1,2,cos1sin1.k i i k e e e e i π⎛⎫ ⎪⎝⎭+=±±=⋅=+3. 计算 2,:122c dzc z z z =++⎰()2222220110,1,1,11,220,022z z z z i z i z c z z z c z z ++=++=+==-+=≤++≠=++解：时，而在内，故在内解析，故原式 1.计算221(1),21c z z dz c z z -+=-⎰： ()2221(2),21cz z dz c z z -+=-⎰：（1）212(21)=4 z i z z i ππ==-+解：原式 （2）2112(21)=2(41)6z z i z z i z i πππ=='=-+-=解：原式. 计算2sin()114,(1):1,(2):1,(3): 2.122c z dz c z c z c z z π+=-==-⎰其中1sin (1)sin 442.112c z z z z i i z z πππ=-⎡⎤-⎢⎥===⎢⎥+-⎢⎥⎣⎦⎰解：(1)原式1sin (1)sin 442.11c z z z z i i z z πππ=⎡⎤+⎢⎥===⎢⎥-+⎢⎥⎣⎦⎰(2)原式 12(3):2,1,11,.c z z z c c ===-以分别以为中心，为半径，做圆1222sinsin44.11c c z zdz dz i i i z z ππ=+=+=--⎰⎰原式 3、将下列函数按()1-z 的幂级数展开，并指明收敛范围。
数学物理方法
《 数学物理方法 》试题（A 卷）说明：本试题共3页四大题，30小题。
1．z 为复数，则（ ）。
A ln z 没有意义；B ln z 为周期函数；C Ln z 为周期函数；D ln()ln z z -=-。
2．下列积分不为零的是（ ）。
A 0.51z dz z π=+⎰； B 20.51z dz z π=-⎰； C10.5z dzz π=+⎰； D211z dz z π=-⎰。
3．下列方程是波动方程的是（ ）。
A 2tt xx u a u f =+； B 2t xx u a u f =+；C 2t xx u a u =； D2tt x u a u =。
4．泛定方程2tt x u a u =要构成定解问题，则应有的初始条件个数为（ ）。
A 1个；B 2个；C 3个；D 4个。
5．二维拉普拉斯方程的定解问题是（ ）。
A 哥西问题； B 狄拉克问题； C 混合问题； D 狄里克雷问题。
6．一函数序列的序参量n趋于某值a时有()(,)()()n ax f n x dx x f x dx ϕϕ→−−−→⎰⎰则我们称（ ）。
A (,)f n x 收敛于()f x ；B (,)f n x 绝对收敛于()f x ；C (,)f n x 弱收敛于()f x ；D (,)f n x 条件收敛于()f x 。
7．傅里叶变换在物理学和信息学中能实现（ ）。
A 脉冲信号的高斯展宽；B 高斯信号压缩成脉冲信号；C 实空间信号的频谱分析；D 复频信号的单频滤波。
8．用分离变量法求解偏微分方程定解问题的一般步骤是（ ）。
A 分离变量 解单变量本征值问题 得单变量解得分离变量解； B 分离变量 得单变量解 解单变量本征值问题 得分离变量解； C 解单变量本征值问题 得单变量解 分离变量 得分离变量解； D 解单变量本征值问题 分离变量 得单变量解 得分离变量解。
9．下列表述中不正确的是（ ）。
A 3sin zz 在0z =处是二阶极点；B 某复变函数在开复平面内有有限个奇点，所有这些奇点的残数之和为零；C 残数定理表明，解析函数的围线积分为复数；D 某复变函数在某处为m 阶极点，则其倒函数在该奇点处为m 阶零点。
数学物理方法题库
z 4 dz ，其中积分路径 C 为： 9, 计算 C z2 1 1 1 ， z 1 ； （3） ， z 2。 （1） ， z 1 ； （2） 2 2
10, 设 f z
C
3 7 1 d ，其中积分路径 C 为圆周 x 2 y 2 3 ，求 f '(1 i ) 。 z
xn (n 1, 2,) 及 yn (n 1, 2,) 分别以 x0 及y 0 为极限。
17，证明：三角形三内角和等于 。
3
第二章
习题 1, 证明下列函数在 z 平面上处处不可导。 (1) z 。 2, 试证 (1) f ( z ) x iy 仅在原点有导数。
3 3
解析函数
2 2 2
(2) cos z cos xchy i sin xshy 。 (4) cos z cos x sh y 。
2 2 2
15, 证明 sin z 与 cos z 是以 2 为周期的函数，而 e ， shz ， chz 是以 2i 为周期的函数。
x
16, 证明 w 3 z 的三个单值分支在割破的 z 平面上的任一区域上都是解析的。 17, 设 w 3 z 确定在沿负实轴割破了的 z 平面上，并且 w(i ) i ，求 w(i ) 。 18, 试解方程 (1) e 1 i 3 。
2 2
11, 证明 f ( z ) 与 f ( z ) 必同时为解析函数或不是解析函数。 12, 设 w 是 z 的解析函数，证明 13, 定义 shz
x y x y ， ， ( w u iv, z x iy ) 。 u v v u
e z e z e z e z 和 chz 分别为双曲正弦函数及双曲余弦函数，试证 2 2
数学物理方法习题
物理数学物理法专项习题及答案解析及解析
解得：
所以当
R=0.3m
时x最大
xmax=1.2m
7．如图所示，半圆形玻璃砖的半径为R，圆心为O。一束单色光由玻璃砖上的P点垂直于半圆底面射入玻璃砖，其折射光线射向底面的Q点（图中未画出），折射率为 ，测得P点与半圆底面的距离为 。计算确定Q点的位置。
【答案】
【解析】
【详解】
如图所示
上的亮斑刚消失设紫光的临界角为 ，画出光路图
则有
当 时， 面上反射角 ，反射光线垂直射到 面上后入射到 上，则
解得
9．如图所示，木板B放在水平地面上，在木板B上放一重300N的A物体，物体A与木板B间，木板与地间的摩擦因数均为 ，木板B重力为1200N，当水平拉力F将木板B匀速拉出，绳与水平方向成30°时，问绳的拉力T多大？水平拉力多大？
【答案】(1) ；(2)
【解析】
【详解】
(1)如图甲，由几何关系知P点的折射角为30°。
则有
(2)如图乙，由折射规律结合几何关系知，各方向的入射光线进入P点后的折射光线分布在CQB范围内，设在D点全反射，则DQ范围无光线射出。
D点有
解得
由几何关系知
， ，
解得
4．图示为直角三角形棱镜的截面， ， ，AB边长为20cm，D点到A点的距离为7cm，一束细单色光平行AC边从D点射入棱镜中，经AC边反射后从BC边上的F点射出，出射光线与BC边的夹角为 ，求：
(1)棱镜的折射率；
(2)F点到C点的距离。
【答案】(1) ；(2)
【解析】
【详解】
(1)由几何知识可知，光束从 点入射的入射角 ，做出光路图：
设对应折射角为 ，则光束在 边的入射角为
在 边上的入射角
数学物理方法习题答案.pdf
电路练习题一、选择题（第1组）1、图示电路，求i 。
A ：1/2 A B: 1/3 A C ：3/2 A D ：2/3 A2、图示电路，求u 。
A ：2VB ：4VC ：6VD ：8V3、图示单口网络，其端口VCR 关系为:A: u =5i +3 B: u =-5i +3 C ：u =-5i -3 D: u =5i-34、图示电路，求i 。
A ：2AB ：1.5AC ：1AD ：3A5、图示电路，求i 。
A ：1AB ：9/13 AC ：1/7 AD ：2/11 A6、图示电路，问R L 能获得的最大功率。
A ：1/3 W B ：2W C ：2/9 W D ：4W7、图示稳态电路，求i 。
A ：2A B ：1AC ：3AD ：1.5Ai 4ΩR L4Ω6Ω 10Ω1H108、图示稳态电路，问电容中的储能。
A ：4J B ：2JC ：8JD ：1J9、图示电路，t < 0时处于稳态, t = 0时，开关切到a ， 当t = 5s 时，u c (t )是多少？A ：6.3VB ：5VC ：2.4VD ：3.16V10、图示电路，t < 0时处于稳态，t = 0时， 开关断开，求t = 1s 时u c (t )是多少？ A ：1.47V B ：2.94V C: 5V D ：4V11、图示电路原处于稳态，在t = 0时， 开关断开，求t = 0.1s 时的电流i (t )。
A ：1A B ：0 C ：0.358A D ：0.184 A12、图示正弦稳态电路，求i (t ) 。
A ：)452cos(2°+t A B ：)452cos(2°−t A C ：)452cos(2°−t A D ：)452cos(2°+t A13、图示正弦稳态电路中，有效值： I 是10A ，I R 是8A 。
问I c 是多少？ A ：2A B ：18A C ：6A D ：4Ai(t)1H0.5Ω2ΩA2cos 22t u c1A c (t)2A14、图示正弦稳态电路， 求电阻上的平均功率。
数学物理方法期末考试试题
数学物理方法期末考试试题# 数学物理方法期末考试试题## 第一部分：选择题（每题2分，共20分）1. 以下哪个不是数学物理中的常用方法？A. 傅里叶变换B. 拉普拉斯变换C. 泰勒级数展开D. 牛顿迭代法2. 求解偏微分方程时，分离变量法的基本思想是什么？A. 将偏微分方程转化为常微分方程B. 将偏微分方程分解为几个独立的方程C. 将偏微分方程转化为线性方程D. 将偏微分方程转化为积分方程3. 在数学物理中，格林函数通常用于解决什么问题？A. 线性代数问题B. 非线性偏微分方程C. 边界值问题D. 初始值问题4. 以下哪个是求解波动方程的典型方法？A. 特征线法B. 有限差分法C. 有限元法D. 蒙特卡洛方法5. 拉普拉斯方程在数学物理中通常描述了什么类型的物理现象？A. 波动现象B. 热传导现象C. 流体动力学问题D. 电磁场问题## 第二部分：简答题（每题10分，共30分）6. 简述傅里叶变换在数学物理中的应用。
7. 解释什么是边界层理论，并说明它在流体力学中的重要性。
8. 描述格林函数在求解偏微分方程中的作用。
## 第三部分：计算题（每题25分，共50分）9. 给定函数 \( f(x) = x^2 - 4x + 3 \)，使用泰勒级数展开在\( x = 1 \) 处展开 \( f(x) \) 并求出展开式。
10. 考虑一个无限长直导体，在 \( x \) 轴上，导体的电势 \( V(x) \) 满足泊松方程 \( \nabla^2 V = -\rho/\varepsilon_0 \)，其中\( \rho \) 是电荷密度，\( \varepsilon_0 \) 是真空电容率。
假设\( \rho \) 是常数，求解 \( V(x) \)。
## 第四部分：论述题（共30分）11. 论述数学物理方法在解决实际物理问题中的应用，并给出至少两个具体的例子。
请注意，以上内容仅为示例，实际的数学物理方法期末考试试题可能会包含不同的问题和要求。
数学物理方法试卷
数学物理方法试卷数学物理方法是一门重要的学科，它将数学和物理学相结合，以求解物理问题为目标。
本文档旨在提供一份针对数学物理方法的试卷，帮助学生加深对该学科的理解和应用能力。
一、选择题（共10题，每题2分）1. 下列哪个是四位数？A. 123B. 12345C. 123456D. 12342. 如何计算三角形的面积？A. 底乘高除以2B. 长乘宽C. 半径的平方乘以πD. 无法计算3. 下列哪个是速度的单位？A. 米/秒B. 千克C. 焦耳D. 牛顿4. 什么是牛顿第三定律？A. 物体的加速度和作用力成正比B. 物体的质量和加速度成正比C. 在力的作用下，物体会产生加速度D. 任何作用力都有一个相等且方向相反的反作用力5. 单位矩阵是什么？A. 所有元素都为1的矩阵B. 所有元素都为0的矩阵C. 对角线上元素都为1，其他元素为0的矩阵D. 所有元素都相等的矩阵6. 下列哪个是圆的面积公式？A. πr^2B. 2πrC. πd^2D. 0.5πr^27. 加速度的单位是什么？A. 米/秒^2B. 米/秒C. 十米/秒^2D. 千米/小时8. 下列哪个公式用于计算动能？A. F = maB. W = FdC. E = mc^2D. KE = 1/2mv^29. 如何计算两个向量的点积？A. 向量相乘再求和B. 向量相除C. 向量相减D. 无法计算10. 下列哪个没被广义相对论所解释？A. 引力B. 黑洞C. 宇宙膨胀D. 电磁力二、解答题（共3题，每题10分）1. 请用泰勒级数展开sin(x)，并计算在x=π/6时的近似值。
2. 请用微分方程求解y'' + 4y = 0，并给出其特解。
3. 请解释质心是什么，并说明为什么在某些问题中质心坐标系非常有用。
本试卷针对数学物理方法的知识进行了全面的考察。
选择题部分测试了学生的基础知识和概念理解能力，而解答题则要求学生能够运用所学的数学物理方法进行实际问题的求解和解释。
数学物理方法_汪德新答案
⎪ ⎪ a rc ta n
y
+ 2π ，
z在
第
IV象
限
⎩
x
6. 设 b
< 1,
a
=
1,
试证明
a−b 1− a∗b
=1
解 ： 以 a = 1乘 分 母 ， 得
. a−b 1 − a∗b
=
a−b a 1 − a∗b
=
a−b a − aa∗b
=
a−b a−b
=1
7.设复数
z1,
z2 ,
z3满足
z2 z3
− −
z1 z1
=
z1 − z3 ，试证 z2 − z3
z2 − z1
=
z3 − z1
=
z2 − z3
解 令分式等于 C.若 C=0，则 z1 = z2 = z3 ，结论得证；若 C ≠ 0
c = 1 只要证明
即可。原式取模，得 z1 − z3 2 = z2 − z1 z2 − z3
①
原式两边分别减 1 通分后取模得 z2 − z3 2 = z1 − z2 z3 − z1
2
2
取对数整理后可得
n>- lnε . ln 2
今取N=- lnε ，当n > N (ε )时 ln 2
即可满足上述要求。按极限的定义，即有
lim（
n→∞
1+i 2
）n
=
0
11.求下列序列的聚点和极限。
（1）zn =（3+4i）n 6
（2）zn
=（−1）n n 2n +1
（3）zn
=
in−1 n
(4)zn =（−1）n 1 2n +1
数学物理方法题目
2 5
3 5
51、求解 ⎪ ⎨
⎧ ∇ 2u = 0
2
( r < a, 0 < θ < π )
⎪ ⎩u r = a = cos θ , u r →0 = 有限值
(0 < θ < π )
。
⎧ ∇ 2u = 0 ( r > a, 0 < θ < π ) ⎪ 52、求解 ⎨ 。 2 ⎪ ⎩u r = a = cos θ , u r →0 = 有限值 ( 0 < θ < π )
i
b．证明 ∫i
2+i
dz ≤ 2 积分路径是直线段。 z2
10、不用计算，证明下列积分之值均为零，其中 c 均为圆心在原点， 半径为 1的单位圆周。 a． v ∫c
e z dz dz ； b． v ∫c z 2 + 5z + 6 。 cos z 2z2 − z +1 v ∫ c z − 1 dz ez z
z ( z + 1)
2
z −1
2
； （2） cos
1 1 ； （3） 。 z +i sin z + cos z
1 − ez 在孤立奇点处的留数。 23、求 f ( z ) = 1 + ez
24、求下列函数在指定点处的留数。
3
1 − e2 z （1） 在 z = ±1, ∞ ； （2） 4 在 z = 0, ∞ 。 2 z ( z − 1)( z + 1)
u t =0 = ρ 2 − R 2 ，求此物体的温度分布随时间的变化规律。 （无限长
→ u 与 ϕ 无关）
58、圆柱体半径为 R 而高为 H ，上底面保持温度 u1 ，下底面保持温度
数学物理方法习题
数学物理方法习题一、 复变函数1、 填空题（1）函数 f (z)=e iz 的实部 Re f (z)=______________。
（2）ln1=_________. (3)=ix e _________。
（4）求积分 dz zzz ⎰=12sin =______ . (5) 求积分=⎰=1cos z dz zz_________。
(6)设级数为∑∞=1n nnz ,求级数的收敛半径_______________。
(7).设级数为)211nn n n zz +∑∞=（ ,求级数的收敛区域_________。
(8)求积分⎰=1z zdz=___________.(9) 求积分⎰=1z zdz=____________. （10）设f (z)=9cos z z, 求Resf (0)= _________。
2、计算题（1）导出极坐标下的C- R 条件：⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧∂∂-=∂∂∂∂=∂∂ϕρρϕρρu v vu 11(2) 己知解析函数的实部u(虚部v)，求此解析函数：a 、,cos x eu y-= b 、22y x yv +-=c 、()y y y x e v xsin cos +=-（3）设 f (z) 是区域D 内的解析函数，且f (z) 的模∣f (z)∣为常数，证明 f (z) 在D 内为常数。
(4) 设 f (z) 是区域D 内的解析函数，且f *(z)也是区域D 内的解析函数，则f (z)必常数。
(5) 求函数 f (z)=)1(12-+z z z 在下列区域 ⅰ) 0<∣z ∣< 1； ⅱ) 1<∣z ∣<∞ 的Laurent 展开。
(6)求出下列函数的奇点,并确定它们的类别a 、zz cos sin 1+ b 、zz e 1-c 、nnz z +12 n 为正整数.(7) 求下列积分a 、,)1(sin 02dx x x x⎰∞+b 、⎰=⎪⎭⎫ ⎝⎛-222sin z dzz zπc 、b 且a b a dx x bxax ≠≥≥-⎰∞,0,0,cos cos 02d 、 ⎰∞++022sin cos dx a x xx x a ω(二) 积分变换1、填空题（1）函数f (t) 的Fourier 变换的像函数为()()0ωωδω-=F ， 求f (t)=____________。
专题40 数学物理方法(原卷版)
2023年高三物理二轮常见模型与方法强化专训专练专题40 数学物理方法【特训典例】一、辅助角公式求极值1．如图所示，绝缘的水平面上有一质量为0.1kg的带电物体，物体与水平面间的动摩擦因数μ=0.75，物体恰能在水平向左的匀强电场中向右匀速运动，电场强度E=1×103N/C，g取10m/s2。
则下列说法正确的是（）A．物体带正电B．物体所带的电荷量绝对值为4⨯7.510CC．若使物体向右加速运动，则电场方向应变为斜向左下方且与水平方向成37°角D．若使物体向右加速运动，则加速度的最大值为1.25m/s22．如图，斜面的倾角为30︒，固定在水平面上，将一质量为m的小滑块轻轻的放在斜面上，物体匀速下滑。
现为了使物体匀速上滑，给物体施加一竖直平面内的拉力F。
重力加速度为g，则下列说法正确的是（）A ．若拉力F 平行于斜面向上，则拉力F 大小为mgB ．拉力F 的最小值为0.5mgC ．如施加的拉力F 为水平方向，把斜面的倾角改为70︒时，无论多大的力，都无法使物体匀速上滑D ．如施加的拉力F 为水平方向，把斜面的倾角改为50︒时，无论多大的力，都无法使物体匀速上滑 3．2022年10月网上一保安用绳子轻松溜石头的视频火了如图所示，石头在保安的拉动下做滚动，石头的运动过程可以简化成匀速运动。
设石头的质量为m ，拉动时石头与地面的动摩擦系数为μ，绳子（质量不计）对石头的拉力大小为F 、与水平方向的夹角为θ。
下列有关说法正确的是（ ）A ．石头受重力、地面的支持力、绳子的拉力B ．石头受到沿水平方向的摩擦力大小为F cos θC ．石头对地面的压力为sin mg F θ-D ．当tan θ=μ时，绳子的拉力最小二、一元二次方程配方法求极值4．内燃机研发小组通过汽缸传感器，调节汽缸内一定质量的封闭气体的压强与体积，其关系如图所示，在p —V 图像中AB 是一条直线，已知A 状态时汽缸内气体温度为27℃，标准大气压强p 0=1×105Pa ，气体由状态A 到状态B 的过程中，汽缸内气体的最高温度设为T ，外界向汽缸传递的热量为Q ，下列说法正确的是（ ）A ．T =468.75K ，750J Q =-B ．T =375K ，750J Q =-C ．T =468.75K ，750J Q =D ．T =375K ，750J Q =5．一不可伸长的轻绳上端悬挂于横梁O 点，另一端系有质量为m 的小球，保持绳绷直将小球拉到绳与竖直方向夹角为α的A 点由静止释放，运动到O 点的正下方时绳被烧断，小球做平抛运动，已知O 点离地高度为H ，绳长为L ，重力加速度大小为g ，不计空气阻力影响，下列说法正确的是（ ）A ．小球刚摆到最低点时所受绳子的拉力大小为()32cos mg α-B ．小球刚摆到最低点时处于失重状态C ．若夹角α不变，当2H L =时，落点距O 点的水平距离最远 D ．若夹角α不变，当3H L =时，落点距O 点的水平距离最远 6．质量分布均匀、长度为L 且不可伸长的链条位于光滑水平桌面上，一端位于光滑桌面的边缘，由于微小扰动便开始沿桌面下滑，重力加速度为g 。
数学物理方法习题
第一章 分离变量法1、求解定解问题：200000000,(01),||0,,(0),|(),(),|0,(0).tt xx x x l t t u a u x u u n h l x x l n u h l l x x l l n l n u x l ====-=<<==⎧≤≤⎪⎪⎪=⎨-≤≤⎪-⎪⎪⎩=≤≤（P-223） 2、长为l 的弦，两端固定，弦中张力为T ，在距一端为0x 的一点以力0F 把弦拉开，然后撤出这力，求解弦的震动。
[提示：定解问题为200000000,(0),(0,)(,)0,,(0),(,0)(),(),|0.tt xx t t u a u x l u t u l t F l x x x x T l u x F x l x x x l T lu =-=<<==-⎧<<⎪⎪=⎨⎪-<<⎪⎩= ] (P-227)3、求解细杆导热问题，杆长l ，两端保持为零度，初始温度分布20|()/t u bx l x l ==-。
[定解问题为 220200,()(0),||0,|()/.t xx x x l t k u a u a x l C u u u bx l x l ρ===⎧-==≤≤⎪⎪⎪==⎨⎪=-⎪⎪⎩] (P-230) 4、求解定解问题2220,0,0220,0.03sin ,0.00u u a x l t t x u u x x l x u u A t l t t π⎧∂∂⎪-=<<>⎪∂∂⎪==⎨==⎪∂⎪===⎪∂=⎩4、长为l 的均匀杆，两端受压从而长度缩为(12)l ε-，放手后自由振动，求解杆的这一振动。
[提示：定解问题为20000,(0),||0,2|2(),|0.tt xx x x x x l t t t u a u x l u u u x l u ε====⎧-=<<⎪==⎪⎪⎨=-⎪⎪=⎪⎩] (P-236) 5、长为l 的杆，一端固定，另一端受力0F 而伸长，求解杆在放手后的振动。
数学物理方法习题
z z c ( 0为复常数, c为实常数 )
四川大学数学学院 邓瑾
第二章习题
6. 求下列函数的解析区域: (1)
f ( z ) xy iy
16. cos z在哪些曲线上取实数值. 17. 求下列各值:
(1) Ln( 1), ln( 1); Lni , ln i; L(3 2i ), ln( 2 i ) (2) 1 2 , ( 2) 2 , 2i , (3 4i )1 i (3) cos(2 i ), sin 2i
e d z , 并证明 z
z
0
14. 求积分
6
e cos cos(sin )d .
(1 z
C
z2
2 2
)
dz , 其中C为包围 i 且位于上半
平面的围线.
四川大学数学学院 邓瑾
四川大学数学学院 邓瑾
20. 求解析函数 f ( z ) u iv, 使其分别满足下列条件:
1 sin( n 1 2 ) 1 2 2sin k 1 2 n cos( n 1 1 2 ) (2) sin k cot 2 1 2 2sin k 1 2 (1) cos k
n
0 .
3. 利用复数的三角式或指数式计算下列各题:
(1) i (1 3i )( 3 i ); (2) ( 3 i )3 ; (3) 3 1 i
一、必做题 5i 1. 计算 2 3i 2. 用三角式及指数式表示下列复数,并求辐角一般值:
z 2 2i; z 3i; z 1 cos i sin
第一章习题
二、选做题 5. 如果是1的立方根的一个复根,求证: 1 2 0. 7. 用复数的指数式证明下列等式:
数学物理方法题目
( −∞ < x < ∞ , y > 0 ) ( −∞ < x < ∞ ) ( −∞ < x < ∞ )
。
第七章习题 44、试用平面极坐标系把二维波动方程分离变数。 45、试用平面极坐标系把二维输运方程分离变数。 46、求证 Pl ( x ) = Pl′+1 ( x) − 2 xPl′( x ) + Pl′−1 ( x ) ， l ≥ 1 。 47、利用上题和 ( l + 1) Pl +1 ( x) − ( 2l + 1) xPl ( x) + lPl −1 ( x) = 0 ， l ≥ 1 ， 求证 ( 2l + 1) Pl ( x ) = Pl′+1 ( x ) − Pl′−1 ( x ) ， l ≥ 1 。 48、在 [ −1,1] 区间上将 x 2 用勒让德多项式展开。
i
b．证明 ∫i
2+i
dz ≤ 2 积分路径是直线段。 z2
10、不用计算，证明下列积分之值均为零，其中 c 均为圆心在原点， 半径为 1的单位圆周。 a． v ∫c
e z dz dz ； b． v ∫c z 2 + 5z + 6 。 cos z 2z2 − z +1 v ∫ c z − 1 dz ez z
z
25、求下列函数在其奇点（包括无穷远点）处的留数， （ m 是自然数） ； （2） （1） z m sin （ m 是自然数）
1 z
ez
( z − 1)
2
； （3）
ez −1 。 sin 3 z
26、求下列函数在其孤立奇点（包括无穷远点）处的留数。
α⎛
（1） e
1⎞ ⎜ z− ⎟ 2⎝ z ⎠
数学物理方法习题答案
数学物理⽅法习题答案数学物理⽅法习题答案：第⼆章：1、（1）a 与b 的连线的垂直平分线；以0z 为圆⼼，2为半径的圆。
（2）左半平⾯0,x <但是除去圆22(1)2x y ++=及其内部；圆2211()416x y -+= 2、2,cos(2)sin(2)ie i πππ+； 32,2[c o s (3)s i n (3)iei πππ+； ,(c o s 1s i n 1ie e e i ?+ 3、2k eππ--； (623)i k eππ+； 42355c o s s i n 10c o s s i n s i n-+； 11()sin ()cos 22b b b b e e a i e e a --++- 1()c o s2y y ay b e e x e ----4、（1）2214u υ+=变为W 平⾯上半径为12的圆。
（2）u υ=- 平分⼆、四象限的直线。
5、(1) zie iC -+; 2(1)2i z -; ln i z,,()22u C f z ??υ==+=6、ln C z D +第三章：1、（1）i π（2）、 iie π-- （3）、 0 （4）、i π（5）、6i π2、设()!n z z e f n ξξ=z 为参变数，则()122011()1(0)2!2!1()()!n z n n n l l n n n n z z n z e d f d f i n i n z d z z e e n n d n n ξξξξξξξξπξξπξξ+=======??第四章：1、（1）2323()()ln 22z i z i z i i i i i ---+-+-（2）23313(1)2!3!e z z z ++++（3）211111()()[(1)(1)](1)11222k k k kk k z z i i i z z z i z i z i ∞=---=-=--++--<+-+∑2、(1)n z ∞=--∑(2)11()43f z z z =--- ①3z <时 11011()34kk k k z ∞++=-∑ ，34z <<时11101134k kk k k k z z -∞++=-∞=-∑∑，4z >时11111()43k kk k k z z -++=-∞-∑ ②11011()34kk k k z ∞++=-∑③ 031z <-<时1(3)kk z ∞=---∑，041z <-<时11()(4)k kk z ∞=-∑，41z ->时，21()(4)kk k z ∞=--∑ 3、（1）两个奇点 1,z z ==∞ 所以，1z =为()f z 的⼆阶极点。
数学物理方法习题解答
第一章 复变函数1.1 复数与复数运算【1】下列式子在复数平面上各具有怎样的意义？ 5，arg ,Re ,z a z b αβ<<<<（,,a αβ和b 为实常数）解：射线ϕα=与ϕβ=，直线x a =与x b =所围成的梯形。
7，111z z -≤+解：11111z z z z -≤⇒-≤++，令z x iy =+，则11z z -≤+即()()2222110x y x y x -+≤++⇒≥。
即复数平面的右半平面0x ≥。
【2】将下列复数用代数式，三角式和指数式几种形式表示出来。
3，1+解：代数式即：1z =+；2ρ=，且z 的辐角主值arg 3z π=，因此三角式：2cos2sin33z i ππ=+；指数式：232i k i z e eππϕρ⎛⎫+ ⎪⎝⎭==，k ∈ 。
7，1i 1i-+解：21i (1i)2i i 1i(1i)(1i)2---===-++-，因此，其代数式：i z =-，三角式：33cos sin22z i ππ=+；指数式：322i k i z e eππϕρ⎛⎫+ ⎪⎝⎭==，k ∈ 。
【3】计算下列数值。
（a ，b 和ϕ为实常数）2，解：将被开方的i 用指数式表示：22ei k i ππ⎛⎫+ ⎪⎝⎭=，k ∈ 。
那么2322eexp 63i k k i ππππ⎛⎫+ ⎪⎝⎭⎡⎤⎛⎫==+ ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦，k ∈ 。
7，cos cos 2cos 3cos n ϕϕϕϕ++++ 解：因为，cos R e (1)ik k e k n ϕϕ=≤≤，因此()[]2323cos cos 2cos 3cos R e R e R e R e (1)R e R e 1cos cos(1)sin sin(1)R e 1cos sin 222sin sin cos 222R e 2sin sin 2i i i in i in i i i in i n e eeee e eeeee n i n i n n n i ϕϕϕϕϕϕϕϕϕϕϕϕϕϕϕϕϕϕϕϕϕϕϕϕϕϕ++++=++++⎡⎤-=++++=⎢⎥-⎣⎦⎧⎫-++-+⎪⎪=⎨⎬--⎪⎪⎩⎭++⎛⎫- ⎪⎝⎭= 222(1)2sin 2R e sin cos 2221(1)sin sin sin sin cos 22222R e sin sin2sin222n i i n i n e i e n n n n e ϕϕϕϕϕϕϕϕϕϕϕϕϕϕ++⎡⎤⎢⎥⎢⎥=⎛⎫⎢⎥- ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦⎛⎫++- ⎪⎝⎭===1.2 复变函数【2】计算下列数值。
数学物理方法习题答案
数学物理方法习题答案数学物理方法习题答案数学物理方法作为一门重要的学科，是自然科学中的基础学科之一。
它的研究对象是自然界中的现象和规律，通过数学的方法来描述和解释这些现象和规律。
在学习数学物理方法的过程中，习题是不可或缺的一部分。
下面我将为大家提供一些数学物理方法习题的答案，希望能对大家的学习有所帮助。
1. 求解微分方程：dy/dx = x^2 + y^2解：将方程改写为dy/(x^2 + y^2) = dx，然后对两边同时积分得到：arctan(y/x) = x + C其中C为积分常数。
将等式两边同时取正切，得到：y/x = tan(x + C)即为所求的解。
2. 求解偏微分方程：∂u/∂t = a^2(∂^2u/∂x^2 + ∂^2u/∂y^2)解：假设u(x, y, t) = X(x)Y(y)T(t)，将其代入方程得到：X(x)Y(y)T'(t) = a^2(X''(x)Y(y) + X(x)Y''(y))整理得到：T'(t)/a^2T(t) = X''(x)/X(x) + Y''(y)/Y(y)由于等式两边只依赖于不同的变量，所以必须等于同一个常数，设为-k^2。
于是得到三个常微分方程：T'(t)/a^2T(t) = -k^2X''(x)/X(x) = -k^2Y''(y)/Y(y) = -k^2解这三个方程，得到：T(t) = C1e^(-a^2k^2t)X(x) = C2sin(kx) + C3cos(kx)Y(y) = C4sin(ky) + C5cos(ky)将三个方程的解合并，得到原方程的通解：u(x, y, t) = Σ[C1e^(-a^2k^2t)][C2sin(kx) + C3cos(kx)][C4sin(ky) + C5cos(ky)]其中Σ表示对k的求和。
数学物理方法习题及答案
数学物理⽅法习题及答案数学物理⽅法习题第⼀章：应⽤⽮量代数⽅法证明下列恒等式 1、3r ?= 2、0r ??=3、()()()()()A B B A B A A B A B =?-?-?+?4、21()0r ?=5、()0A = 第⼆章：1、下列各式在复平⾯上的意义是什么? （1）0;2Z a Z b z z -=--=（2）0arg4z i z i π-<<+; 1Re()2z =2、把下列复数分别⽤代数式、三⾓式和指数式表⽰出来。
1;1i i e ++3、计算数值（a 和b 为实常数，x 为实变数）sin5ii ? sin sin()iaz ib za ib e -+4、函数1W z =将z 平⾯的下列曲线变为W 平⾯上的什么曲线？（1）224x y += （2）y x =5、已知解析函数()f z 的实部(,)u x y 或虚部(,)x y υ，求解析函数。
（1）22sin ;,(0)0;,(1)0x u e y u x y xy f u f ?==-+===；（2）(00)f υ==6、已知等势线族的⽅程为22x y +=常数，求复势。
第三章：1、计算环路积分：2211132124sin4(1).(2).11sin (3).(4).()231(5).(1)(3)zz z i z z z z z e dz dzz z ze dz dzz z z dzz z ππ+=+====-+--+-2、证明：21()!2!n n z n l z z e d n i n ξξπξξ=其中l 是含有0ξ=的闭合曲线。
3、估计积分值222iidz z +≤?第四章： 1、泰勒展开（1） ln z 在0z i = （2）11ze-在00z = （3）函数211z z -+在1z = 2、（1）1()(1)f z z z =-在区域01z <<展成洛朗级数。
（2）1()(3)(4)f z z z =--按要求展开为泰勒级数或洛朗级数：①以0z =为中⼼展开；②在0z =的邻域展开；③在奇点的去⼼邻域中展开；④以奇点为中⼼展开。
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第五章：
1、计算留数
（1） 在 点。
（2） ，在 点；
（3） 在孤立奇点和无穷远点（不是非孤立奇点）；
（4） 在孤立奇点和无穷远点（不是非孤立奇点）；
2、计算围道积分
（1）
（2）
3、计算实变函数的定积分
（1） （2） （3）
4、计算实变函数的定积分
（1） （2 ，高位 ，柱侧面绝热，上下底温度分别保持为 和 ，求柱内稳定的温度分布。
数学物理方法习题
第一章：
应用矢量代数方法证明下列恒等式
1、
2、
3、
4、
5、
第二章：
1、下列各式在复平面上的意义是什么?
（1）
（2） ;
2、把下列复数分别用代数式、三角式和指数式表示出来。
3、计算数值（ 和 为实常数， 为实变数）
4、函数 将 平面的下列曲线变为 平面上的什么曲线？
（1）
（2）
5、已知解析函数 的实部 或虚部 ，求解析函数。
（1） ；
（2）
6、已知等势线族的方程为 常数，求复势。
第三章：
1、计算环路积分：
2、证明： 其中 是含有 的闭合曲线。
3、估计积分值
第四章：
1、泰勒展开
（1） 在 （2） 在 （3）函数 在
2、（1） 在区域 展成洛朗级数。
（2） 按要求展开为泰勒级数或洛朗级数：①以 为中心展开；②在 的邻域展开；③在奇点的去心邻域中展开；④以奇点为中心展开。
3、在本来均强的静电场 中，放置半径为 的导体球，使求解球外的静电场。
4、将 按照求函数 展开。
5、设有一均匀球体，在球面上温度为 ，试在稳定状态下球球内的温度分布。
6、求证：
7、试证平面波能用柱面波展开，即
其中 为平面波的振幅因子。
8、计算积分（反复利用递推关系）
9、半径为 ，高位 的圆柱体，其下底和侧面保持零度，上底温度分布为 求解柱体内各点的温度分布。
（1） （2） （3）
第六章：
1、在 的邻域上求解
2、在 的邻域上求解
3、在 的邻域上求解
第七章：
1、长为 的均匀弦，两端 和 固定，弦中张力为 。在 点以横向力 拉弦，达到稳恒后放手任其自由振动，写出初始条件。
2、一均匀细棒长 ，其一端固定在电梯的天花板上，另一端自由，杆身竖直向下，当电梯速度达到 时突然停止，问此时细棒振动的初始条件是什么？
8、一均匀细棒长 ，一端固定，另一端在纵向力 的长期作用下，求解杆的稳恒振动。
9、用冲量定理法求解
10、用冲量定理法求解 为常数
第十章：
1、用一层不导电的物质把半径为 的导体球壳分隔为两个半球壳，并分别充电到 和 ，计算电势分布。
2、一空心圆球区域，内半径为 ，外半径为 ，内球面上有恒定电势 外球面上有电势保持为 均为常数，试求内外球壳之间、空心球区域中的电势分布。
4、在矩形区域 上求解拉普拉斯方程，并满足边界条件
5、细圆环，半径为 ，初始温度分布已知为 ， 是以环心为极点的极角，环表面绝热，求解环内的温度变化。
6、求解绕圆柱的水流问题。在远离圆柱出水流是均匀的，流速为 ，圆柱半径为 。
7、半圆形薄板，半径为 ，板面绝热，边界直线上保持为零度，圆周上保持为 ，求稳定状态下的板上温度分布。
第八章：
1、长为 的均匀弦，两端 和 固定，弦中张力为 。在距一端为 的一点以力 把弦拉开平衡位置，然后突然撤除此力，求弦的自由振动。
2、一均匀细棒长 ，其一端固定在电梯的天花板上，另一端自由，杆身竖直向下，当电梯速度达到 时突然停止，秋节竿的振动。
3、求解薄膜限定浓度的扩散问题
薄膜厚度为 ，杂质从两面进入薄膜，设单位表面积下杂质总量为 ，此外不再有杂质进入薄膜。在半导体扩散工艺中，有的工序是只让硅片表面已有的杂质向硅片内部扩散，但不让新的杂质通过硅片，这就是所谓的限定源扩散。