复变函数论课第四章后题答案_(第三版_钟玉泉)

复变函数钟玉泉讲义大学复变函数课件复变函数第一节解析函数的概念及C.-R.方程1、导数、解析函数定义2.1：设是在区域内确定的单值函数，并且。

如果极限存在，为复数，则称在处可导或可微，极限称为在处的导数，记作，或。

定义2.2：如果在及的某个邻域内处处可导，则称在处解析；如果在区域内处处解析，则我们称在内解析，也称是的解析函数。

解析函数的导（函）数一般记为或。

注解1、语言，如果任给，可以找到一个与有关的正数，使得当，并且时，，则称在处可导。

注解2、解析性与连续性：在一个点的可导的函数必然是这个点的连续函数；反之不一定成立；注解3、解析性与可导性：在一个点的可导性是一个局部概念，而解析性是一个整体概念；注解4、函数在一个点解析，是指在这个点的某个邻域内解析，因此在此点可导；反之，在一个点的可导性不能得到在这个点解析。

解析函数的四则运算：和在区域内解析，那么，，（分母不为零）也在区域内解析，并且有下面的导数的四则运算法则：。

复合求导法则：设在平面上的区域内解析，在平面上的区域内解析，而且当时，，那么复合函数在内解析，并且有求导的例子：（1）、如果（常数），那么；（2）、，；（3）、的任何多项式在整个复平面解析，并且有（4）、在复平面上，任何有理函数，除去使分母为零的点外是解析的，它的导数的求法与是实变量时相同。

2、柯西-黎曼条件可微复变函数的实部与虚部满足下面的定理：定理2.1 设函数在区域内确定，那么在点可微的充要条件是：1、实部和虚部在处可微；2、和满足柯西-黎曼条件（简称方程）证明：（必要性）设在有导数，根据导数的定义，当时其中，。

比较上式的实部与虚部，得因此，由实变二元函数的可微性定义知，，在点可微，并且有因此，柯西-黎曼方程成立。

（充分性）设，在点可微，并且有柯西-黎曼方程成立：设则由可微性的定义，有：令，当（）时，有令，则有所以，在点可微的。

定理2.2 设函数在区域内确定，那么在区域内解析的充要条件是：1、实部和虚部在内可微；2、)和在内满足柯西-黎曼条件（简称方程）关于柯西-黎曼条件，有下面的注解：注解1、解析函数的实部与虚部不是完全独立的，它们是方程的一组解，它们是在研究流体力学时得到的；注解2、解析函数的导数形式更简洁：公式可避免利用定义计算带来的困难。

2!
3!
2!
3!
3!
5!
2
4
而收敛半径 R=扛'fJ •
而收敛半径 R=+oo;
(7)
z
而收敛半径 R=l 。
cos 土 ==1- 上 (z+z2 + z3 + .. 一上 (z+z2 +z3 + ...r +... =1-2. z2 - z 3 +...' I zI< 1 I 1-z 2 4! 2
＇
In n
1
n
1
4)因 cos in= cbn,
( 1)每一个幕级数在它的收敛圆周上处处收敛 ；
4. 下列说法是否正确？为什么？
而lim—-=1=0,
II�")
chn
2"
故
cosm 2 — " 发散。 11=2 2
00
(2)每一个幕级数的和函数在收敛圆内可能有奇点；
解 (1)不对。如Iz"在收敛圆lzl < 1内收敛， 但在收敛圆周日=l上井不收敛； (3)不对。如八 z) 三在全平面上连续， 但它在任何点的邻域内均不能展开成 Taylor 级 5幕级数LC11 (z-2)" 能否在z=0收敛而在z=3发散？
=
＝早－（于)2 f （）
11=]
一I
干是收敛半径 R=2 。 (2)因
(-1t z-1 "' "
2
+ ... + ( -1 y,-1
(早厂
lz-11<2
l
及
飞(z�2 一言） = z�2 一士 2 = = 1-'� 厂; J- J [ =』 z�2 4 +(:-2i ± + � 2 �

n 1
z z 0 nM n1 , 故对 0 ,
n
只需取

nM
n 1
,于是当 z z 0 时,就有 z n z 0 .
(2)由连续函数运算法则,两连续函数相除,在分母不为零时,仍连续.因此 f ( z ) 在
z 平面上除使分母为零点外都连续.
arg z, z 0 13.证明:令 f ( z ) arg z 0, z 0
2
2
z 3 z1 为实数. z 2 z1
10.解:(1)令 z x yi t (1 i) ,得 x y ,即曲线为一,三象限的角平分线. (2)令 z x yi a cos t ib sin t , 得 x a cos t , y b sin t ,则有


2
.
因而对任何自然数 p ,也有 z n p z 0

2
.
利用三角不等式及上面两不等式, 当 n N 时,有
z n p z n z n p z 0 z n z 0
充分性 :设对 0, N ( ) 0 ,当 n, n p N 时,有 z n p z 0 ,由定义 得
12.证明:(1)首先考虑函数 f ( z ) z n 在 z 平面上的连续性. 对复平面上任意一点 z 0 ,来证明 lim z n z 0
z z0 n
不妨在圆 z M z 0 1 内考虑. 因为 z n z 0 z z 0 ( z
n n 1
z
n2
z0 z0

3
2k
(k 0,1,2,)
1 i 2

第1页《复变函数论》答案一、单项选择题1．在复平面上方程|z -i|=|z +i|表示（ A ） A ．直线 B ．圆周 C ．椭圆周D ．抛物线2．在复平面上方程|z +1|=4表示( B )A ．直线B ．圆周C ．椭圆周D ．抛物线3．arg(1=( C )A. 3π- B. 6π- C. 56π D. 2,6k k ππ+∈Z4．arg(1)i +=( B )A.4π- B. 4π C. 54π D. 2,4k k ππ+∈Z5．在z 平面上处处解析的函数是( B ) A. 31()f z z =B. 3()f z z = C. ()f z z = D. ()R e f z z z =6．下列函数中( A )是整函数. A.1()1f z z =- B. ()1f z z =- C. 2()f z z = D. ()I m f z z =7．2||2sin (1)z zdz z ==-⎰( C ) A. 0 B.sin1- C. 2cos1i π D. 2sin1i π-8．2||1cos (2)z zdz z ==-⎰( A ) A.0 B. 2sin 2i π- C. 2cos 2i π D. 2sin 2i π-第2页9．幂级数112nnn n n z z ∞∞==+∑∑的收敛半径是( A )A. 1B. 2C.14 D.1210．在复平面上不等式|z -2|<3表示（ C ）A ．直线B ．圆周C ．圆D ．正方形 11．arg()i -=( A )A.2π- B. 2π C. 32π D. 32,2k k ππ+∈Z12．在z 平面上处处解析的函数是( C ) A. 21()1f z z =+ B. ()f z z = C. 2()1f z z =- D. ()Im f z z =13．||2sin 1z zdz z ==-⎰( D ) A. 0 B.2sin1i π- C. 2cos1i π D. 2sin1i π14．幂级数1!n n n z ∞=∑的收敛半径是( A )A. 0B. 1C. 2D. e15．幂级数21nn z n∞=∑的收敛半径是( B )A.0B. 1C.2D.416．0z =是2cos ()zf z z =的( C )极点A.0B. 1C.2D.417．1z =是2cos ()zf z z=的( D )A.零点B. 极点C.孤立奇点D.解析点第3页18．下列等式中，成立的是( C )A.22Lnz Lnz =B.rg(2)arg()A i i -=-C.10Ln =D.Re()z z z z ⋅=⋅ 19．在复平面上，下列命题中，不正确的是( B )A. 22sin cos 1z z +=B. 0z e >C.cos sin iz e z i z =+D. 10i π是()5z f z e =的周期20．下列等式中，不正确的是( C ) A.33lnz lnz = B.arg(2)arg()i i =-- C.0zLn z= D.Im()0z z ⋅= 二、填空题1. Im(1+i)4=_ _0______.2. Re(1+i)4=____-4______.3.345iz -=，则z = 1 . 4.1z =，则z = 2 . 5.方程41z =-在复数域中共有_ 4 个根. 6.方程21z =-在复数域中共有_ 2 个根. 7.设ω是1的n 次根，1ω≠，则21n ωωω-+++= -18.设31ie πω=，32ieπω-=，则12ωω+= 1 .9.设22()(1)z f z z e =-，则0z =是()f z 的____4____阶零点. 10.设()1z f z e z =--，则0z =是()f z 的____2____阶零点. 11.()f z 以z=a 为m 级极点，则z=a 为2()f z 2m 级极点.12.(),()f z g z 以z=a 为3级和4级极点，则z=a 为()()f z g z +的 4 级极点.第4页13.(),()f z g z 以z=a 为5级和2级极点，则z=a 为()()f zg z 3 级极点. 14.()f z 以z=a 为m 阶零点，且m 0>，则z=a 是()f z '的__m-1___阶零点.15.()zf z e =，则()f z 在0z =的邻域内泰勒展式为212!n z z z n +++++.16.21()1f z z=-，则()f z 在0z =的邻域内泰勒展式为2421n z z z +++++.17. 设sin cos z i αα=+，则z 的三角表示为cos sin 22i ππαα⎛⎫⎛⎫-+- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭.18.设211)(z z f +=，则)(z f 的孤立奇点有___i ± . 19.设1()1f z z=+，则)(z f 的孤立奇点有___-1 .20.幂级数0nn z n∞=∑的收敛半径为____1_____ .21.幂级数0n n nz ∞=∑的收敛半径为____1_____ .22.4z 在点1z i =-23.3z 在点z i =-处的伸缩率为 3 . 24.z e 在点1z i =+处的伸缩率为 e . 三、完成下列各题 1.求16i ieπ-+解 161cos sin 6622ii iei ie e eπππ-+⎛⎫=+=-+ ⎪⎝⎭第5页2.求n L i .解 n 2,2L i i k i k ππ=+∈Z3. 求()34Ln i +解 ()434ln 5arctan2,3Ln i i k i k π+=++∈Z 4. 函数2()f z z =在复平面上何处可导？何处解析？解 仅在0z =处可导，处处不解析.5. 函数()()222()2f z x y i xy y =-+-,z x iy =+在复平面上何处可导？何处解析？ 解 仅在直线0y =上可导，在复平面上处处不解析.6. 函数2()f z x iy =-,z x iy =+在复平面上何处可导？何处解析？解 仅在直线12x =-处可导，处处不解析. 7. 计算()211sin 1z z dz z π+=-⎰解 ()()2111sin sin 2011z z z z dz i z z πππ+==-=⋅=--⎰ 8. 计算211sin 41z z dz z π-=⎛⎫ ⎪⎝⎭-⎰ 解2111sin sin 442112z z z z idz i z z πππ-==⎛⎫⎛⎫⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭=⋅=-+⎰第6页9. 计算()211sin 1z z dz z π+=-⎰解()()2111sin sin 2011z z z z dz i z z πππ+==-=⋅=--⎰ 10. 将sin z 展开为z 的幂级数.解 ()()2101sin 21!nn n z z n +∞=-=+∑ (z <+∞)11. 将cos z 展开为z 的幂级数.解 ()()201c o s2!nn n z z n ∞=-=∑ (z <+∞)12. 将1z展开为1z -的幂级数.解 ()()()0111111n nn z z z ∞===---+∑ (11z -<)四、1. 用留数计算积分：312(1)(2)(4)(5)z dzi z z z z π=----⎰. 解()()()()()31212(1)(2)(4)(5)()()1113412311112612z z z dzi z z z z Res f z Res f z π===----=+=+-⋅-⋅-⋅-⋅-=-+=⎰第7页2. 用留数计算积分：912(1)(2)(5)(10)z dzi z z z z π=----⎰. 解()91012(1)(2)(5)(10)()()1098511985360z z z dzi z z z z Res f z Res f z π===∞----=-+⎛⎫=-+ ⎪⋅⋅⎝⎭=-=-⋅⋅⎰3. 用留数计算积分 ()222211z z z dz z =-+-⎰。