复变函数与积分变换答案(马柏林、李丹横、晏华辉)修订版,习题2

------------------------------------------------------------------------复变函数与积分变换答案(马柏林、李丹横、晏华辉)修订版,习题2习题二1.求映射下圆周的像.解：设则因为,所以所以,所以即，表示椭圆.2.在映射下，下列z平面上的图形映射为w平面上的什么图形，设或.（1）；（2）;(3)x=a,y=b.(a,b为实数)解：设所以(1)记，则映射成w平面内虚轴上从O到4i的一段，即(2)记，则映成了w平面上扇形域，即(3)记，则将直线x=a映成了即是以原点为焦点，张口向左的抛物线将y=b映成了即是以原点为焦点，张口向右抛物线如图所示.3.求下列极限.(1);解：令,则.于是.(2);解：设z=x+yi，则有显然当取不同的值时f(z)的极限不同所以极限不存在.（3）；解：=.（4）.解：因为所以.4.讨论下列函数的连续性：(1)解：因为,若令y=kx,则,因为当k取不同值时，f(z)的取值不同，所以f(z)在z=0处极限不存在.从而f(z)在z=0处不连续，除z=0外连续.(2)解：因为,所以所以f(z)在整个z平面连续.5.下列函数在何处求导？并求其导数.(1)(n为正整数)；解：因为n为正整数，所以f(z)在整个z平面上可导..(2).解：因为f(z)为有理函数，所以f(z)在处不可导.从而f(z)除外可导.(3).解：f(z)除外处处可导，且.(4).解：因为.所以f(z)除z=0外处处可导，且.6.试判断下列函数的可导性与解析性.(1);解：在全平面上可微.所以要使得，,只有当z=0时,从而f(z)在z=0处可导，在全平面上不解析.(2).解：在全平面上可微.只有当z=0时,即(0,0)处有,.所以f(z)在z=0处可导，在全平面上不解析.(3);解：在全平面上可微.所以只有当时，才满足C-R方程.从而f(z)在处可导，在全平面不解析.(4).解：设，则所以只有当z=0时才满足C-R方程.从而f(z)在z=0处可导，处处不解析.7.证明区域D内满足下列条件之一的解析函数必为常数.(1);证明：因为，所以,.所以u,v为常数，于是f(z)为常数.(2)解析.证明：设在D内解析,则而f(z)为解析函数，所以所以即从而v为常数，u为常数，即f(z)为常数.(3)Ref(z)=常数.证明：因为Ref(z)为常数，即u=C1,因为f(z)解析，C-R条件成立。故即u=C2从而f(z)为常数.(4)Imf(z)=常数.证明：与（3）类似，由v=C1得因为f(z)解析，由C-R方程得,即u=C2所以f(z)为常数.5.|f(z)|=常数.证明：因为|f(z)|=C，对C进行讨论.若C=0，则u=0,v=0,f(z)=0为常数.若C0，则f(z)0,但，即u2+v2=C2则两边对x,y分别求偏导数，有利用C-R条件，由于f(z)在D内解析，有所以所以即u=C1,v=C2,于是f(z)为常数.(6)argf(z)=常数.证明：argf(z)=常数，即,于是得C-R条件→解得，即u,v为常数，于是f(z)为常数.8.设f(z)=my3+nx2y+i(x3+lxy2)在z平面上解析，求m,n,l的值.解：因为f(z)解析，从而满足C-R条件.所以.9.试证下列函数在z平面上解析，并求其导数.(1)f(z)=x3+3x2yi-3xy2-y3i证明：u(x,y)=x3-3xy2,v(x,y)=3x2y-y3在全平面可微,且所以f(z)在全平面上满足C-R方程，处处可导，处处解析..(2).证明：处处可微，且所以,所以f(z)处处可导，处处解析.10.设求证：(1)f(z)在z=0处连续． (2)f(z)在z=0处满足柯西—黎曼方程． (3)f′(0)不存在．证明.(1)∵而∵∴∴同理∴∴f(z)在z=0处连续．(2)考察极限当z沿虚轴趋向于零时，z=iy，有．当z沿实轴趋向于零时，z=x，有它们分别为∴∴满足C-R条件．(3)当z沿y=x趋向于零时，有∴不存在．即f(z)在z=0处不可导．11.设区域D位于上半平面，D1是D关于x轴的对称区域，若f(z)在区域D内解析，求证在区域D1内解析．证明：设f(z)=u(x,y)+iv(x,y)，因为f(z)在区域D内解析．所以u(x,y),v(x,y)在D内可微且满足C-R方程，即．，得故φ(x,y),ψ(x,y)在D1内可微且满足C-R条件从而在D1内解析13.计算下列各值(1)e2+i=e2∙ei=e2∙(cos1+isin1)(2)(3)(4)14.设z沿通过原点的放射线趋于∞点，试讨论f(z)=z+ez的极限．解：令z=reiθ， 对于θ，z→∞时，r→∞． 故． 所以．15.计算下列各值．(1)(2)(3)ln(ei)=ln1+iarg(ei)=ln1+i=i(4)16.试讨论函数f(z)=|z|+lnz的连续性与可导性．解：显然g(z)=|z|在复平面上连续，lnz除负实轴及原点外处处连续．设z=x+iy，在复平面内可微．故g(z)=|z|在复平面上处处不可导．从而f(x)=|z|+lnz在复平面上处处不可导．f(z)在复平面除原点及负实轴外处处连续．17.计算下列各值．(1)(2)(3)18.计算下列各值(1)(2)(3)(4)(5)(6)19.求解下列方程(1)sinz=2．解：(2)解：即(3)解：即(4)解：．20.若z=x+iy，求证(1)sinz=sinxchy+icosx∙shy证明：(2)cosz=cosx∙chy-isinx∙shy证明：(3)|sinz|2=sin2x+sh2y证明： (4)|cosz|2=cos2x+sh2y证