2007年复变函数与积分变换试题及解答(B卷)
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2007~2008学年第一学期《复变函数与积分变换》课程考试试卷(B 卷)一、选择题 (每题2分,共20分)1、复数 23412i i ⎛⎫+ ⎪+⎝⎭的模为 ( )A.5; B.55; C.5.2、复数i 31-- 的主辐角为( )A.3arctan ; B.π+3arctan ; C.π-3arctan .3、||||z i z i +>- 所表示的平面区域为 ( )A. 上半平面;B. 下半平面;C. 单位圆的内部. 4、L n (1)- 的值为 ( ) A.(21)k iπ+; B.2k iπ; C. 无意义.5、方程220z i -= 的根为( )A. 121,1z i z i=+=--;B. 121,1z i z i =+=-+;C.121,1z i z i=+=-.6、函数2()2f z x y i x=- ( )A. 处处可导;B. 仅在0y =上可导; C. 处处不可导.7、设22()2()f z x y i y x =+-,则 ()f z '=( )A.22x y i+; B.22y x i-; C. 22x y i-.8、级数∑+∞=-1)1(n nni ( )A. 绝对收敛;B. 条件收敛;C. 发散.9、0z = 是函数 2sin )(zz z f =的( )A. 可去奇点;B. 二阶极点;C. 一阶极点. 10、区域{:0Im }D z z π=<< 在映射 z w e=下的像为 ( )A. 单位圆的内部;B. 下半平面;C. 上半平面.二、填空题 (每题2分,共10分)1、函数1()(1)(2)f z z z =-- 在 z i=点展开成泰勒 (Taylor) 级数的收敛半径为 . 2、积分 =-⎰=z z zz d )(sin 4||2π .3、映射 z zz f 4)(2+= 在 i z +-=1 处的旋转角为.4、函数 t t f 2cos )(= 的Fourier 变换为()F ω=. 5、函数1()(1)F s s s =- 的Laplace 逆变换为()f t =.三、计算题 (每题5分,共20分)1、zz z zz d )1(sin2||22⎰=-得 分 评卷人得 分 评卷人2、zzz z d 1cos2||3⎰=3、⎰∞+∞-+xxx d 4cos 24、⎰+πθθ20d sin 451四、(12分)已知调和函数 xyyx y x u 2),(22+-=,求函数 (,)v x y ,使函数 ()f z u i v=+解析且满足ii f +-=1)(.五、(12分)将函数1()(1)(2)f z z z =--在z =点展开为洛朗 (Laurent) 级数.得 分 评卷人得 分 评卷人六、(14分)求把区域{:||1,I m 0}D z z z =>>映射到单位圆内部的共形映射.得 分 评卷人七、(12分)利用Laplace 变换求解微分方程组:()()1,(0)0,()(),(0) 1.x t y t x x t y t t y '+==⎧⎪⎨'-==⎪⎩2007~2008学年第一学期《复变函数与积分变换》课程考试试卷(B 卷)解答院(系)_________专业班级__________学号_______________姓名__________考试日期: 年 月 日 考试时间: 0:00~0:00题号 一 二 三 四 五 六 七 总分 得分得 分 评卷人一、选择题 (每题2分,共20分)1、复数 23412i i ⎛⎫+ ⎪+⎝⎭的模为 ( C )A. 5; B. 55; C.5.2、复数i 31-- 的主辐角为( C )A.3arctan ; B.π+3arctan ; C.π-3arctan .3、||||z i z i +>- 所表示的平面区域为 ( A )A. 上半平面;B. 下半平面;C. 单位圆的内部. 4、L n (1)- 的值为 ( A ) A.(21)k iπ+; B.2k iπ; C. 无意义.5、方程220z i -= 的根为( A )A. 121,1z i z i=+=--;B. 121,1z i z i =+=-+;C.121,1z i z i=+=-.6、函数2()2f z x y i x=- ( B )A. 处处可导;B. 仅在0y =上可导; C. 处处不可导.7、设22()2()f z x y i y x =+-,则 ()f z '=( B )A.22x y i+; B.22y x i-; C. 22x y i-.8、级数∑+∞=-1)1(n nni ( B )A. 绝对收敛;B. 条件收敛;C. 发散.得 分 评卷人9、0z = 是函数 2sin )(zz z f =的( C )A. 可去奇点;B. 二阶极点;C. 一阶极点. 10、区域{:0Im }D z z π=<< 在映射 zw e = 下的像为( C )A. 单位圆的内部;B. 下半平面;C. 上半平面.二、填空题 (每题2分,共10分)1、函数1()(1)(2)f z z z =-- 在 z i =点展开成泰勒 (Taylor) 级数的收敛半径为 .2、积分 =-⎰=z z zz d )(sin 4||2π .3、映射 z z z f 4)(2+= 在 i z +-=1 处的旋转角为.4、函数t t f 2cos )(=的Fourier 变换为()F ω= .5、函数1()(1)F s s s =- 的Laplace 逆变换为()f t =.三、计算题 (每题5分,共20分)1、zz z zz d )1(sin2||22⎰=- 解:令)1(sin)(22-=z z zz f ,在2||=z内,函数)(z f 有两个奇点.=z 为可去奇点,0]0),([Res=z f ,1=z 为一阶极点,)()1(lim ]1),([Res 1z f z z f z -=→得 分 评卷人得 分 评卷人2 i π2- 4π))2()2((-++ωδωδπ 1e -t1sinsin 2122===z zz,原式1sin2])1),([Res ]0),([Res (22i z f z f i ππ=+=.2、zzz z d 1cos2||3⎰=解:令zz z f 1cos)(3=,在2||=z内,0=z为)(z f 的本性奇点,zz 1cos3)!61!41!211(6423+-+-=zzzz+⋅+=z1!41,原式12!42]0),([Res 2ii z f i πππ===.3、⎰∞+∞-+xxx d 4cos 2解:令42+=z z f zi e)(,它在上半平面只有一个简单极点iz2=,iz zi zi z f 22e]2),([Res ==i4e2-=,原式22e22e)]2),([Res 2(Re πππ===-i z f i .4、⎰+πθθ20d sin 451解:令θi ze=,则zi z 21sin2-=θ,zi z d d =θ,原式⎰=⎪⎪⎭⎫⎝⎛-+=1||2d 2)1(451z zi zz i z ⎰=-+=1||2d 2521z zz i z.令2521)(2-+=z i z z f ,可知它在1||=z 内只有一个简单极点 20i z -=,原式0542]),([Res 20z z iz i z z f i =+==ππ32π=.四、(12分)已知调和函数 yx y x y x u 2),(22+-=,求函数 (,)v x y ,使函数 ()f z u i v=+解析且满足ii f +-=1)(.解:(1) 由yv y x xu ∂∂=+=∂∂22,有)(2d )22(2x y y x y y x v ϕ++=+=⎰, 由)(222x y xv x y yu ϕ'--=∂∂-=+-=∂∂,有xx 2)(-='ϕ,⇒cx xx x +-=-=⎰2d )2()(ϕ,即得cx y xy y x v +-+=222),(,)2(2)(2222c x y y x i y x yx z f +-+++-=;(2) 由ii f +-=1)(⇒=c ,故)2(2)(2222x yy x i y x y x z f -+++-=2)1(zi -=.五、(12分)将函数)2()1(1)(--=z z z f在z =点展开为洛朗 (Laurent) 级数解:)2()1(1)(--=z z z f 2111-+--=z z zz---=2111,在复平面上以原点为中心分为三个解析环:1||0<≤z ,2||1<<z ,+∞<<||2z .得 分 评卷人得 分 评卷人(1) 在1||0<≤z内,⎪⎭⎫ ⎝⎛---=212111)(z zz f∑∑+∞=+∞=-=221n nn n nz z ∑+∞=+⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=1211n nn z .(2) 在 2||1<<z内,⎪⎪⎭⎫⎝⎛--⎪⎪⎭⎫⎝⎛--=2121111)(z z z z f∑∑+∞=+∞=--=022111n nn n nz zz∑∑+∞=++∞=+--=01121n n nn n z z.(3) 在 +∞<<||2z 内,⎪⎪⎭⎫⎝⎛-+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=z z z z z f 211111)(∑∑+∞=+∞=+-=02111n nn n nzzzz∑+∞=+-=11)12(n n nz.六、(14分)求把区域 {:||1,I m 0}D z z z =>>映射到单位圆内部的共形映射.解:得 分 评卷人(z 1)1-1z 3)(z )1-1z 4)(z 2)1-1zz 11=12z z -=11223-+-=z z z 234z z =七、(12分)利用Laplace 变换求解微分方程组:()()1,(0)0,()(),(0) 1.x t y t x x t y t t y '+==⎧⎪⎨'-==⎪⎩解:对方程两边取拉氏变换并代入初值得⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=--=+.1)1)(()(,1)()(2s s sY s X ss Y s X s 求解得 ⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧+=+=.1)(,)1(1)(222s ss Y s s s X求拉氏逆变换得 ⎩⎨⎧=-=.cos )(,sin )(t t y t t t x得 分 评卷人(w )1-1iz i z w +-=44i z z i z z w +⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--+--⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--+-=221)/1(1)/1(1)/1(1)/1(i z z i z z +⎪⎭⎫ ⎝⎛+--⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=221111。