复变函数练习题习题3.3
更新时间:2024-03-20 22:51:01 阅读量: 综合文库 文档下载
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习题3.3
1.计算下列积分,其中积分闭路取正向.
dz3(1)|z??z?1 1|?1解:
dz1/(z?z?1)??dz3?z?1|z?1|?1z?1|z?1|?11 ?2?i2z?z?1z?1 2 ??i3
dz44(4)|z? z(z?2)|?1解:
2 1
dz1/(z?2)??dz444?z(z?2)|z|?1z|z|?1???2?i?1? ?4??3!?(z?2)?z?0?i?120 ??7 3(0?2)5?i ?16
4sinzdz4n?1(6)|z? (z?i)|?2解:
sinzdz2?i(4n)?sinz??4n?1?z?i(z?i)(4n)!|z|?22?i ?sinzz?i(4n)!2?i ?sini(4n)! ?2? ?sh1(4n)!
2
dz4?(8)|z|?3(z?1)(z?2)(z?16)
21解:被积函数(z?1)(z?2)(z4?16)有6个奇点,
只有z?1在圆|z|?3/2的内部,于是函数
14|z|?3/2在闭圆域上解析,则由(z?2)(z?16)Cauchy积分公式得
|z|?dz?3(z?1)(z?2)(z4?16)?2|z|?1/(z?2)(z?16)dz?3z?1241 ?2?i4(z?2)(z?16)z?1 2?i ?51
3
4.用Cauchy积分公式计算函数f(z)?e/z沿正向圆周|z|?1的积分值,然后利用圆周|z|?1的参数方程z?e(??????)证明下面积分
i?z??0ecos?cos(sin?)d???.
z(1)解:函数f(z)?e/z的奇点z?0在积分
z|z|?1e路径的内部,而函数在闭区域|z|?1上解
析,于是由Cauchy积分公式得
ezdz?2?ie?2?i.?|z|?1z z?0(2)证明:圆周|z|?1的参数方程为
zz?e(??????),在它上有z?(?)?ie,于是
i?i? 4
i??eiee2?i??dz??d?i?|z|?1z??e?cos??isin? ??eid?z??ei? ??e?????cos?[cos(sin?)?isin(sin?)]id?sin(sin?)?iecos? ??[?e????cos?cos(sin?)]d?cos?
???ecos?sin(sin?)d??i?e???cos(sin?)d?比较等式两边的虚部得
??e??cos?cos(sin?)d??2?
又
?e??????0?cos? ??e?0??0cos(sin?)d?cos(sin?)d???ecos?cos(sin?)d?0cos??cos(sin(??))d(??)??ecos(sin?)d???e??? ???ecos(sin?)d???ecos(sin?)d?????? ??ecos(sin?)d???ecos(sin?)d??? ?2?ecos(sin?)d?0coscos0coscos00cos0cos(??)?cos?
所以
5
?
?0ecos?cos(sin?)d???.
7.由下面所给调和函数求解析函数f(z)?u?iv. (2)u?e(xcosy?ysiny),f(0)?0;
解:对u求偏导数有
x?ux?e(xcosy?ysiny?cosy),x?uy??e(siny?xsiny?ycosy),
x解法1:由Cauchy-Riemann条件得
x?vx?e(siny?xsiny?ycosy),x?vy?e(xcosy?ysiny?cosy),
对第一式两边对x积分得
v??e(siny?xsiny?ycosy)dxxx ?(x?1)esiny?e(siny?ycosy)?g(y)x ?e(xsiny?ycosy)?g(y)两边对y求导,并且与上面所得v?y比较有
xv?y?ex(xcosy?cosy?ysiny)?g?(y)x ?e(xcosy?ysiny?cosy)
6
于是得g?(y)?0,即g(y)?c,其中c为任意实常数. 从而
v?e(xsiny?ycosy)?c,
即
xf(z)?e(xcosy?ysiny)?i[e(xsiny?ycosy)?c] ?zez?ci由于f(0)?0,代入上式得c?0,所以
xxf(z)?ze.
解法2:由Cauchy-Riemann方程和解析函数的求导公式可得
z???f?(z)?u?x?ivx?ux?iuyx ?e(xcosy?ysiny?cosy)x ?i[?e(siny?xsiny?ycosy)] ?ez(z?1)于是
zf(z)??e(z?1)dz?ic?ze?ic,
0zz其中c为任意实常数.
由于f(0)?0,代入上式得c?0,所以
7
f(z)?ze.
(4)v?y/(x?y),f(2)?0.
解:对v求偏导数有
22z?2xyx2?y2?v?,v,x?y?222222 (x?y)(x?y)解法1:由Cauchy-Riemann条件得
x?y?2xy2xy?u?,u?2,x?y??22222222 (x?y)(x?y)(x?y)对第二式两边对y积分得
222xyu??2dy22(x?y)?x ?2?g(x) 2x?y两边对x求导,并且与上面所得u?x比较有
x?yu??g?(x)x?222(x?y)22x?y ?222(x?y)
8
22于是得g?(x)?0,即g(x)?c,其中c为任意实常数. 从而
?xu?2?c2, x?y即
?xy1f(z)?2?c?i2???c22, x?yx?yz由于f(2)?0,代入上式得c?1/2,所以
11f(z)??.2z
解法2:由Cauchy-Riemann方程和解析函数的求导公式可得
???f?(z)?u?x?ivx?vy?ivx22x?y?2xy ?2+i22222(x?y)(x?y) 1 ?2z于是
9
11f(z)??2dz?c???1?c, 1zz其中c为任意实常数.
z由于f(2)?0,代入上式得c??1/2,所以
11f(z)??.2z
10.设f(z)和g(z)在简单闭路C上及其内部解析,试证:
(1)若f(z)在C上及其内部处处不为零,则有
?f(z)?g(z).
Cf?(z)dz?0; f(z)(2)若在C上有f(z)?g(z),则在C的内部有证明:(1)因为f(z)在简单闭路C上及其内
f?(z)部解析并且处处不为零,则f(z)在简单闭路C上
及其内部处处解析,于是由Cauchy积分定理得
10
?Cf?(z)dz?0; f(z)(2)若对于C上的任意一点?有f(?)?g(?),由于f(z)和g(z)在简单闭路C上及其内部解析,则对于C的内部的任意一点z,由Cauchy积分公
式得
1f(?)1g(?)f(z)?d??d??g(z),?? 2?iC??z2?iC??z所以在C的内部有f(z)?g(z).
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