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文档简介
工程数学(复变函数)习题课[1][例3] 计算以下各式的值(1)[例4] 求知足以下条件的所有复数z:z
13 是实数,且1zz z
6;zz实部为奇数。解]:zxiyx,yRx,y不同时为零,那么z13 xiy 13z xiy(x
13x
)i(y
13y )x2y2 x2y2由条件(1)得:y=0x2y213y0y0
1x
13xx2y
x
136x x不存在。x2y213
1x
13x 2x6 1
x3当 时,由
x2y2
,知2 。;当 时, 。但因又由(2)知x为整数,且为奇数,即:;当 时, 。但因12那么当 时x1 y12那么当 时332i 32
x3 y2 y
12不是整数,应除去,最12[6]z为复数。(1)limz0[
Rezz]
zxiy
, 那
Rez xz xiy , 有lim
Rez
lim
x 1z0 z
z0 ximxymx
1im1显然,m1
的值不同,故极限不存在。(2)
lim
z2iz1iz(i1) z
2
z2iz1i (z1)(z1i)[解]由
2ii)2
z22i (z1i)(z1i)lim
z2iz1i
z1
3i因此:z(i1)
z22
z1iz1i 4limzi
ziz(1z2)zi zi 1[]:因为z(1z2
z(zi)(zi
z(zi)lim
zi
lim 1
1因此:
ziz(1z2)
ziz(zi) 2lim 1(z02i z
z) (z0)z[ 解 ] : 设 那 zrei r(cos[ 解 ] : 设 那 zrei r(cosisin)1f(z) (12i z
z)(2rcos2irsin) 1z 2ir
sin2 0当 ,即z沿正实轴时,f(z)→0;当 4,即z沿直线y=x→0时,f(z)→1;因此:
lim 1(z02i z
z) (z0z
不存在。[例9][10][11][20][例23] 讨论函
fz)3z2z2在复平面上何处可导?何处解析?解]: ,3z2z23x2x22y2i(4解]: ,u3x2x22y2 vy4xyu14x u4y v4y v14x那么:x y x y由上可知,在复平面上处处知足C-R条件,且偏导数持续,即u,v可微,因此函数在复平面上处处可导,处处解析。1[例24] 讨论函数z
在复平面上何处可导?何处解析?1 1 x i y解
z xiy x2y2 x2y2,令u xx2y2
v yx2y2u y2x2 u 2xy那么:x (x2y2)2 y (x2y2)2v 2
v x2y2z0
x (x2y2)2 y (x2y2)21由上可知,关于
,解析函数的C-R条件处处不知足,因此函数
z 处处不可导,处处不解析。[例25] 讨论函
fz)(x2y2x)i2xyy2)在复平面上何处可导?何处解析?解]:令 ux2y2x v2xy解]:令 u2x1 u2
v2y v2x2y
x y
x y由上可知,当y=1/2时才知足C-R条件,故函数仅在直线y=1/2上可导,在复平面处处不解析。[例28] 设f(z)=my3+nx2y+i(x3+lxy2)为解析函数,试确信l,m和n的值。u解]:因为
2nxyu
v
3my2nx2
v3x2ly2x
v2lxyy由解析函数的C-R
x
,得:lnuv同例,由
y x,得:3my2nx2=3x2ly2ln3m1[例29] 设vepxsin y求p 的值使v为调和函数并求出解析函数f(z)uiv。v pepxsin y vepxcos y解]:因为x ,y 及2v 2v p2epx
sin y e
sin y2v由x2
2y2
x2pp
,u v
y2u当p1当
vexsin
,那么由
xy
excos yuexcos ydx g(y)excos yg(yuu又由y
exsin yg'(y)exsin yg'(y)0 g(y)C其中C是一个常数项。f(z)excos yiexsin yC最后得: ezC同理,当
p1 f(z)ezC[例33] 证明:ux2y2和v
yx2y
都是调和函数,但uvi不是解析函数。[例34][例41]计算积分C
(xyix
2dzC0到1i。I[解]:直线段方程为y=x,0≤x≤1,因此:
(xyix2)d(xiy)C1 i1ix2(1i)dx0 3[例42] 计算积分C
(z
zzdz,C|z|
上从1到–1的上半圆周。解]: , , ,因此zei 0 z2zz解]: , , ,因此IC1
(z
zz)dz
(ei21)ieid0[ ei3 ei]3 01 1 ei3 ei 11 1 3 3 3[例44]、[例45] 计算或讨论以下各式的值,其中z 为复数(每题5分,共25分) ez dz
z3
z(z21)解] 在|z|=3内有奇点z=0,–1,1,分解被积函数为部份分式,再应用柯西积分公式 e
dz
ez dz1 e
dz1 ez dzz3
z(z
1) z 2C
z1 2C
z12iez
2iez
2iez
cos9xcos x
z0 2i(ee12)
z
2 z1cos9xe9ixe9
e8
e6
e4
e2ix
cos x
e
e
1e2ixe4ixe6ixe8ixcos9x 1 dx e8
e6
e4
e2ix111cos x 8i 6i 4i 2i1111111x e2ix e4ix e6ix e8ixc11112i 4i 6i 8i1 1 (e8ixe8ix) (e6ixe6ix)8i 6i1 1 (e4
e4
) (e2
e2
)xc因此: 4i 2i1sin8x1sin6x1sin4xsin2xxc4 3 2[例61] 讨论级数n
(zn1
zn)的敛散性。S 解]:因为级数的部份和 n
n1k.n
(zk1zk)zn1当|z|<1时,
limSn
1
,故级数收敛于–1;当z1当
lim S时, n
0,故级数收敛于0;当z1当
lim时,n
n不唯一,故级数发散;当z 1而zei( 0)时cosnθ+isinnθ因为cosnθ和sinnθ的极限都不存在因此limS 不n n存在,级数发散。[例62] 求以下级数的收敛半径(每题3分,共6分)(1)1nn1n
(cos(in))zncos(in)chn
enen
limcos(in)zn
ez[解]:因为 (cos(in))z
e1的收敛半径为 。
2 ,而
n
,因此n
(2)
n
znanibn
(a0,b0)[解]:用根值法
limn
limncnnncn
1 limnanibnn (nanibn
1b2n)1/2n因为 ,因max{a,b}(a2nb2n)1/2n21/2nmax{a,b因为 ,因lim(a2nb2n)1/2n max{a,b}n那么,级数
n
znanib
(a0,b0)
的收敛半径为max{a,b}。(3)ncnn(34ncnn(34i)nz2n
(34i)nz2n[解]:用根值法:
lim
lim
5z2n n那么,级数
n
(34i)
z2
15的收敛半径为5(4)
n
(sin
1)nznn1
1 1lim[(sin[解]:因为n
)nzn
n]
0
(sin )nznn1
的收敛半径为∞。[例63][例65] 计算或讨论以下各式的值,其中z为复数。(1)
n
i2n(2n)![解]:由
chz n0
z2n(2n)!
得:n
i2n chi cos(2n)!(2)n
n(n1)(2i)n[解]:由
zn0
1
,两边求导得:
n
nzn1
1z)2两边再对z求导得:
n
n(n1)zn2
2z)3z2
n
n(n1)zn
z(1z)3z (2i)令
i2
,代入上式得:
n
n(n1)(2i)n
4(i2)3(3)lim1zzn
zn
1zn
z 1[解]:
1zz2zn
1z n
z 1当|z|=1z1
lim1zz2znn
不存在,因此有lim1zz2znn
11z
z1z1or z1z1,z1[例70]例81] 判定
z1z的孤立奇点的类型,并求其留数。ez1
zz2 )(11z
) z0[解]:由 z
2! z 2!1 1
可知z1
是其本性奇点。1z又因为
1 1次项为
12! 3!
Res(,即
z,0)
n
n!
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