一、填空题
- 1.
方程的全部根为.
- 2.
由于解析,其虚部为调和函数,即
(1) - 3.
由题意,
(2) - 4.
由Newton-Leibniz公式,
(3) - 5.
显然为其本性奇点,的全部零点为,的全部零点为,这两组零点均为1阶零点. 利用可知,为其可去奇点. 其余奇点与均为单极点.
注仅在填空题中用等价无穷小较稳妥,解答题中利用极限证明,具体见计算题4.
- 6.
由题意,
(4)将在附近作Laurent展开:
(5)由于展开式中仅含奇数次项,的系数即该函数在处的留数
(6)注2021-2022年期末试题也有类似的题,同学们可对照归纳出这类题的通用解法.
- 7.
- (a).
由本函数的微分法,
(7)因此对微分方程两端作Laplace变换得
(8) - (b).
由位移定理,
(9)
- (a).
- 8.
在上,
(10)故原方程在内有5个零点. 在上,
(11)故原方程在内有2个零点,且在上无零点1. 在上,
(12)故原方程在内无零点,且在上无零点. 综上,原方程在内有2个零点,在内有3个零点.
注使用Rouch定理时,原则上取使其仅含一项时会使计算稍简便一些.
二、计算题
- 1.
函数的全部奇点满足,即. 由于在附近展开,故收敛半径. 设在附近的Taylor展开式为,则
(13)对比系数可知
(14)(15)(16)(17)(18)从中解得,即
(19)注这类将易展开函数作商展开的问题的典型特征是考题仅要求计算有限项,基本上看到这种暗示就用设幂级数后对比系数的方法. 以及这里为了书写规范用的是展开形式的通式,实际考试中为了计算方便建议写成形如这种有限项省略的形式.
- 2.
先变形再对正弦函数展开:
(20) - 3.
记. 由于,1为的可去奇点,且0为的二2阶极点,由留数定理,
(21)记,则
(22)因此
(23) - 4.
记,则的奇点为. 在内,有且仅有这一零点. 又因为
(24)那么
(25)为的单极点,由留数定理,
(26) - 5.
记,则
(27)因此取正向曲线,实积分改写成:
(28)由于,的奇点满足
(29)并且
(30)(31)因此在内仅有2阶极点,从而
(32) - 6.
记,则在上半平面内仅有单极点、在实轴上仅有单极点0,因此
(33)由于被积函数为偶函数,故
(34)
三、综合题
- 1.
由于在闭路围成的区域内解析,由最大模原理,. 另一方面,令,由于在内无零点,且对于,极限
(35)存在,因此在内也解析,由最大模原理,,即. 综上分析,,从而对,均,使得.
- 2.
在内,有单极点,由留数定理,
(36)在上,可令,因此
(37)由于与互为共轭复数,故两者之差为纯虚数. 对比上述等式实部可证
(38) - 3.
先考虑边界:. 在边界上,代入得
(39)因此平面上的边界变为平面上的单位圆周. 再考虑区域内一特殊点的变换:
(40)因此平面上的区域变为平面上的单位圆外域.
- 4.
- (a).
由于在内解析,故在处的Taylor级数一致收敛于. 记该级数为. 由共轭运算的线性性与保持模不变的性质,对,总,使得当时,满足
(41)故级数也一致收敛于,从而该积分和无穷求和可交换. 而在上,,因此
(42)由于,故,因此,证得
(43) - (b).
利用上一问的结论和Cauchy积分公式,当时,将Taylor级数的系数改写为:
(44) - (c).
沿用第(1)问的结果,,且
(45)当时,由Cauchy积分公式,
(46)因此
(47)
- (a).