复变函数 第四版 (西安交通大学高等数学教研室 著) 课后习题答案 高等教育出版社

复变函数第四版余家荣答案【篇一：1第一章复数与复变函数】京1第一章复数与复变函数1 复数及其代数运算1.复数的概念①在解方程时，有时会遇到负数开方的问题，但在实数范围内负数是不能开平方的。

为此，需要扩大数系。

我们给出如下的代数形式的复数定义：复数的代数定义：把有序实数对(x,y)作代数组合所确定的形如x?iy的数称为（代数形式的）复数，记为z?x?iy，2其中，i满足i??1。

我们称i为虚单位；实数x和y分别称为复数z 的实部和虚部，并记为x?rez，y?imz。

特别地，当imz?0时，z?x?i0?rez?x是实数；当rez?0时且imz?0时，z?iimz?iy称为纯虚数；虚部不为零的复数称为虚数（即不为实数的复数称为虚数）；z?0当且仅当rez?0且imz?0，即复数0?0?i?0。

z1?z2当且仅当rez1?rez2且imz1?imz2。

2.复数的代数运算2.1 四则运算设z1?x1?iy1，z2?x2?iy2为任意两个复数，它们的四则运算定义为: 加法：z1?z2?(x1?x2)?i(y1?y2) 减法：z1?z2?(x1?x2)?i(y1?y2) 乘法：z1z2?(x1x2?y1y2)?i(x1y2?x2y1) 除法：z1x1x2?y1y2y1x2?x1y2（z2?0） ??i2222z2x2?y2x2?y22【注】：(1).可见，复数的四则运算，可以按照多项式的四则运算进行，只要注意将i换成?1。

(2).关于除法的具体操作可以按两种方法来进行：①.先看成分式的形式，然后分子分母同乘以一个与分母的实部相等而虚部只相差一个正负号的复数（在后面将会看到，这被定义为共轭复数），再进行简化；②.用复数z1?x1?iy1除以非零复数z2?x2?iy2，就是要求出这样一个复数z?x?iy，使得z1?z2?z。

按乘法的定义，为求出z需要解方程组?x2x?y2y?x1??x2y?xy2?y12.2 共轭复数复数x?iy和x?iy互称为对方的共轭复数，如果记z?x?iy，则用记其共轭复数，即?x?iy?x?iy。

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 ==-，（2）3(1)(2)1310i i iz i i i -+===---，因此，31Re , Im 1010z z =-=，（3）133335122i i iz i i i --=-=-+=-， 因此，35Re , Im 32z z ==-，（4）82141413z i i i i i i =-+-=-+-=-+ 因此，Re 1, Im 3z z =-=，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 i θθ+（4）(cos sin )r i θθ-（5）1cos sin (02)i θθθπ-+≤≤解：（1）2cossin22iii e πππ=+=（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+-（56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 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=≥。

习题一解答1．求下列复数的实部与虚部、共轭复数、模与辐角。

（1）i 231+； （2）i13i i 1−−； （3）()()2i 5i 24i 3−+； （4）i 4i i 218+−解 （1）()()()2i 31312i 32i 32i 32i 31−=−+−=+ 所以133=⎭⎬⎫⎩⎨⎧+i 231Re ，1322i 31Im −=⎭⎬⎫⎩⎨⎧+,()2i 31312i 31+=+，131********i 3122=⎟⎠⎞⎜⎝⎛−+⎟⎠⎞⎜⎝⎛=+， k π2i 231arg i 231Arg +⎟⎠⎞⎜⎝⎛+=⎟⎠⎞⎜⎝⎛+",2,1,0,232arctan ±±=+−=k k π（2）()()()()i,25233i 321i i)(1i 1i 13i i i i i 13i i 1−=+−−−=+−+−−−=−− 所以,23i 13i i 1Re =⎭⎬⎫⎩⎨⎧−− 25i 13i i 1Im −=⎭⎬⎫⎩⎨⎧−−25i 23i 13i i 1+=⎟⎠⎞⎜⎝⎛−−，2342523i 13i i 122=⎟⎠⎞⎜⎝⎛−+⎟⎠⎞⎜⎝⎛=−−， k π2i 1i 3i 1arg i 1i 3i 1Arg +⎟⎠⎞⎜⎝⎛−−=⎟⎠⎞⎜⎝⎛−− ",±,±,=,+−=210235arctan k k π.（3）()()()()()()()()()42i 7i 262i 2i 2i 5i 24i 32i 5i 24i 3−−=−−−+=−+ 13i 27226i 7−−=−−=所以()()272i 5i 24i 3Re −=⎭⎬⎫⎩⎨⎧−+，()()132i 5i 24i 3Im −=⎭⎫⎩⎨⎧−+，w ww .k hd aw .c om课后答案网()()l3i 272i 5i 24i 3+−=⎥⎦⎤⎢⎣⎡−+()()22952i5i 24i 3=−+， ()()()()k ππk π2726arctan 22i 2i 52i 43arg i 2i 52i 43Arg +−=+⎥⎦⎤⎢⎣⎡−+=⎥⎦⎤⎢⎣⎡−+ ()",2,1,0,12726arctan±±=−+=k k π.（4）()()()()i i 141i i i 4i i 4i i 10410242218+−−−=+−=+−3i 1i 4i 1−=+−=所以{}{}3i 4i i Im 1,i 4i i Re 218218−=+−=+−3i 1i 4i i 218+=⎟⎠⎞⎜⎝⎛+−，10|i 4i i |218=+−()()()2k π3i 1arg 2k πi 4i i arg i 4i i Arg 218218+−=++−=+−=.2,1,0,k 2k πarctan3"±±=+−2．如果等式()i 13i53y i 1x +=+−++成立，试求实数x , y 为何值。

习题一答案之巴公井开创作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）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 =-=，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 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-+=+ 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(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=4．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=-+-=+， 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 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), 1), )i i i i +-+--- 6． 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 =≥。

复变函数课后习题答案（全）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: (3) 13i(4).8 21 .i 4i ii 1 i13 2i 解： (1) z3 2i 131 3i .3 3i 3 5i(3) z -ii 1 i2 2 因此, Rez 35 Im z532(4).8 z i 4i 21 i1 4i i1 3i因此, Rez 1, Im z 3,2.将下列复数化为二角表达式和指数表达式:(1)i (2) 1 Vi (3)r(si ni cos )(4) r(cosisin )( 5) 1 cos i sin(02 )解： (1) i cosi sin - —i-e 22 22一i(2) 1 2(cosi..2 isin32e 3 (3) r(sin icos ) r[cos (-i sin(-)](1)13~2\(2) \ (\ 1)(\ 2)因此：Rez3 13 Im z2 13(2)zi (i 1)(i 2)i 1 3i 3 i 10因此，Rez3 10Im z 1 10(4) r(cos isin ) r[cos( ) i sin( )] re(5) 1 cos isin 2sin 2i sin — cos-2 23.求下列各式的值:(1) (\3 i)5(2)(1 100i) (1 100i)(3) (1 \3i)(cos(1 i)(cos isin )i sin ) 2(cos5 isin5 )3(cos3 isin 3(5) (6) d i解: (1) (七i)5[2(cos(舌)isin( -))]5 6(2) (1 100i) (1 100 50i) (2i) (2i)502(2)50251(3) (1 i sin ) (1 i)(cos isin )(4)2 (cos5 isin5 )(cos3 isin3 )3(5) cos— isin —2 2\ 2(cos —isin )44.设z-ii,试用三角形式表示z1z2与-ZZ2解：z1 cos i sin , z24 42[cos( ) i sin()]，所以6 6弓勺2[cosq g is"(4 6)]5.解下列方程:(1) (z i)5 1 (2) z4 a40 (a 0) 解：（1）z i 51,由此从而z由此，左端=右端，即原式成立。

二、填空题1.设C 是0z =到1z i =+的直线段,则z ce dz =⎰____1(1)i i e --_____________.2.方程1ze -+=0的全部解是_______(2)i k k Z ππ+∈_______________；3.幂级数1in nn ez π+∞=∑的收敛半径是__________1____________；4.函数21()(1)z f z z e =-的全部奇点是_______2kik Z π∈_______________.三、证明：若iv u z f +=)(在区域D 内解析，并且2v u =，则)(z f 在D 内为常数.（8分）证： 因为 ()f z u iv =+ 在区域D 内解析，且2u v =从而yv v y u x v y vx u x v v∂∂-=∂∂-=∂∂∂∂=∂∂=∂∂2,2 (50)所以 2020v v v x y v v v xy ∂∂⎧-=⎪∂∂⎪⎨∂∂⎪+=⎪∂∂⎩系数行列式 22141012v v v-=+≠所以0v v x y∂∂==∂∂，同理 0u u x y ∂∂==∂∂1()0v vf z x i y∂∂'=+=∂∂ 即 在D 内()f z 为常数．四、已知调和函数(,)(1)u x y x y =+，求解析函数iv u z f +=)(，且满足条件0)1(=f .（8分） 解()()u v u u f z i i x x x y ∂∂∂∂'=+=+-∂∂∂∂ (1)y x i xi i y =+--=--+()x yi i i zi i =-+-=--2()()2if z z i i d z z z i c ∴=--=--+⎰由 3(1)022i f i c i c =--+=-+= 得 32c i =23()22i f z z zi i ∴=--+五、求函数231)(2++=z z z f 在20=z 处的泰勒展开式，并指出它的收敛半径.（10分） 解 ： 21111()32(1)(2)12f z z z z z z z ===-++++++ 而,)2(31)1(321131)2(311101n n n n z z z z --=-+=-+=+∑∞=+ 3|2|<-z4|2|,)2(41)1(421141211<---=-+=+∑+z z z z n n n所以nnn n n nnn nnn n nz z z z f )2)(4131()1()2(41)1()2(31)1()(010---=-----=∑∑∑∞=∞=+∞=级数的收敛半径为3=R六、将函数2)1(1)(z z z f -=在圆环域：011z <-<内展开成洛朗级数.（10分） 解： 因为 011(1)(1)(|1|1),11n nn z z z z +∞===---<+-∑所以 22011()(1)(1)(|1|1),(1)(1)n nn f z z z z z z +∞===---<--∑2(1)(1)(|1|1),n n n z z +∞-==---<∑七、计算下列各积分.（圆周均取正向）（每小题6分，共24分）（1）23cos3(2)z z dz z z =-⎰ ； （2）32(1)(2)zz e dz z z =-+⎰（3）2523()14z z dz z z i =+++⎰； （4）222(1)z z ze dz z =-⎰ （1） 解 ： 在||3z =内，10z =是二级极点，22z =是一级极点220cos3Re [(),0]lim[](2)z zs f z z z z →'=-203(2)sin 3cos31lim(2)4z z z z z →---==--22c o s 3c o s 6R e [(),2]l i m 2z z s f z z→== 23cos3cos612()(cos61)(2)442z z idz i z z =π=π-=--⎰ （2）解： 13322222(1)(2)123zzzz z z e e e z dz dz i e i z z z z ===+==π⋅=π-+-+⎰⎰（3） 解 ： 在||5z =内，,4z i z i =±=-均为函数的一级极点225552323()1414z z z z z dz dz dz z z iz z i ===+=+++++⎰⎰⎰ 22222[]32(1)(1)z i z izz i i z z ==-=π++⋅π''++10i =π（4）解：2211 222()2()(1)zzz zzzedz if z i zez== =''=π=π-⎰22212(2)6z zzi e ze ie==π+=π。

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 +=+≥。

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） 1（ ） i3 2i21)(i 2)(i （3）13i（4） i84i 21 ii 1 i 1 3 2i ，解：（ 1） z 32i 13因此： Re z3 , Im z2 ，1313z1 ,arg zarctan 2, z 3 2 i133 13 13 （ 2） zii 3 i(i 1)(i 2) 1 3i10 ，因此， Rez3 ,Im z1 ，10 10z1 ,arg zarctan 1,z3 1 i103 10 10（ 3） z13i i 3 3i3 5i ，i 1 i22因此， Rez3 , Im z5 ，32z34 , arg z arctan 5, z 3 5i2 i 8 4i 213 2 （ 4） z i 1 4i i 1 3i因此， Rez1, Im z 3，z10, arg zarctan3, z 1 3i2． 将下列复数化为三角表达式和指数表达式：（ 1） i （2） 1 3i（3） r (sin i cos )（ 4）r (cos i sin ) （5）1cos i sin(02 )解：（ 1） icosi sinie 222（ 2） 13i 2(cos2i sin22 i) 2e 333（ 3）（ 4）r (sini cos ) r[cos() i sin()] ( )ire 222r (cosi sin ) r[cos( ) i sin( )] re i（5）1cosi sin2sin22i sin cos222 2sin [cosi sin] 2sin e2i222 23． 求下列各式的值：（1）( 3 i)5（2） (1i )100(1i)100（3）(13i)(cos i sin )（ 4） (cos5i sin 5 )2(1 i )(cos i sin )(cos3 i sin 3 )3（ 5） 3i（6）1 i解：（ 1） ( 3i)5[2(cos() i sin( ))]56 625(cos( 5 ) i sin( 5 ))16( 3 i)6 6（2） (1i )100(1 i)100 (2i )50 ( 2i )50 2(2) 50251(13i )(cos i sin )（ 3）i )(cosi sin )(12[cos() i sin()](cos i sin )3 32[cos( 4 ) i sin( )][cos( ) i sin( )]4 2[cos() i sin( 12 )](cos2 i sin 2 )12(2)i 2[cos(2) i sin(2 )]2e121212（ 4） (cos5i sin 5 )2 (cos3 i sin 3 )3cos10i sin10cos19 i sin19cos( 9 )i sin( 9)（ 5） 3 i3cos i sin2 231i , k 022cos 1(2k ) i sin 1( 2k )31i, k 1 32 3 22 2i, k 2（ 6）1 i2(cosi sin)444ik 0 42[cos 1(2k ) i sin 1(2k )]2e 8,2 424 42e 8 i1, k4． 设 z 11 i , z23 i , 试用三角形式表示 z z 与 z 121 2 z 2解： z 1cos4 i sin , z 2 2[cos( ) i sin( )] ，所以4 6 6z 1 z 2 2[cos( ) i sin()] 2(cos i sin ) ，4 6 4 6 1212 z 1 1) i sin()] 1 5 5 ) z 2 [cos(4(cos i sin 2 6 46 2 12 125． 解下列方程：（ 1） (z i)5 1（2） z 4 a4( a 0)解：（ 1） z i51,由此z51i2k ii ， (k 0,1,2,3,4)e 5（ 2） z4a 44a 4(cos i sin )a[cos 1(2k )i sin 1( 2k )] ，当 k 0,1,2,3时，对应的 444个根分别为：a(1 i ), a ( 1 i), a ( 1 i ),a(1 i)2 2 22 6． 证明下列各题：（1）设 zxxy zxyiy,则2证明：首先，显然有zx 2 y 2x y ；其次，因x 2 y 2 2 x y ,固 此 有2(x 2y 2 ) ( xy )2 ,从而zx2y 2xy 。