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国家开放大学《复变函数》形考任务1-3参

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国家开放大学《复变函数》形考任务1-3参

形考任务1

一、单项选择题

1.若z1=(a,b),z2=(c,d),则z1·z2=()。

A.(ac+bd,a) B.(ac-bd,b) C.(ac-bd,ac + bd) D.(ac+bd,bd-ad)

2.若R>0,则N(∞,R)={z:()}。

A.|Z|R

3.若z=x+iy,则y=()。

A.B.

̅𝑍+𝑍222𝑖

̅𝑍−𝑍

C. D.

̅𝑍+𝑍

̅𝒁−𝒁𝟐𝒊

4.若A=(4−𝑖)(1+𝑖),则|A|=()。

A.3 B.0 C.1 D.2 二、填空题

5.若z=x+iy,w=z2=u+iv,则v=(2xy)。

6.复平面上满足Rez=4的点集为({z=x+iy|x=4})。

(4+𝑖)(1−𝑖)

7.(设E为点集,若它是开集,且是连通的,则E)称为区域。

8.设z0=lim𝑥0+𝑖𝑦0,zn=lim𝑥𝑛+𝑖𝑦𝑛(n=1,2,…),则{zn}以z0为极限的充

𝑛→+∞𝑛→+∞分必要条件是(𝑥𝑛=𝑥0),且=(𝑦𝑛=𝑦0)。 三、计算题

9.求复数-1-i的实部、虚部、模与主辐角。 参:

复数(-1-i)的实部为:-1 复数(-1-i)的虚部为:-1

复数(-1-i)的模为:|(-1-i)|=√(−1)+(−1)=√2 复数(-1-i)的主辐角为: ∵-1-i在第三象限

∴ary(−1,−i)=π+arctan|−1|=4𝜋 10.写出复数-i的三角式。 参:

−i=cos𝜋+𝑖𝑠𝑖𝑛𝜋

2

2

3

3

−1

5

2

2

11.写出复数1−𝑖+参: 1−𝑖+

𝑖

1−𝑖𝑖

3

𝑖1−𝑖𝑖

的代数式。

=(1−𝑖)(1+𝑖)+

𝑖(1+𝑖)(1−𝑖)𝑖𝑖∙𝑖

=−2+2𝑖−𝑖−1=−2−2𝑖

1131

12.求根式√−27的值。 参: ∵√27=3

Arg(-27)= 𝜋

∴Z=-27的三次根的值为

𝑊0=3𝑒

四、证明题

13.证明:若𝑥+𝑦𝑖,则a2+b2=1。

𝑥−𝑦𝑖

𝑖∙𝜋

33

=3(𝑐𝑜𝑠

𝜋𝜋+𝑖𝑠𝑖𝑛) 33参:

∵𝑥+𝑦𝑖=𝑎+𝑏𝑖 ∴| 𝑎+𝑏𝑖 |=|𝑥+𝑦𝑖| 而,| 𝑎+𝑏𝑖 |=√𝑎2+𝑏2 ∴|𝑥+𝑦𝑖|=|𝑥−𝑦𝑖

√𝑥2+𝑦2√𝑥2+𝑦2𝑥−𝑦𝑖

𝑥−𝑦𝑖

|=1

∴√𝑎2+𝑏2=1 ∴a2+b2=1

14.证明:|𝑧1+𝑧2|2=|𝑧1|2+|𝑧2|2+2𝑅𝐸(𝑧1+𝑧̅2) 参:

̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅ |𝑧1+𝑧2|2=(𝑧1+𝑧2)(𝑧̅̅1+𝑧2)=(𝑧1+𝑧2)(𝑧1+𝑧2)

=𝑧1𝑧̅̅̅̅1+𝑧2𝑧2+𝑧1𝑧2+𝑧2𝑧1 =|𝑧1|2+|𝑧2|2+𝑧1𝑧̅̅2+𝑧2𝑧1

设𝑧1=a+bi,则𝑧̅̅1=𝑎−𝑏𝑖; 𝑧2=𝑥+𝑦𝑖,则𝑧2=𝑥−𝑦𝑖 ∴𝑧1𝑧̅̅2+𝑧2𝑧1=(𝑎+𝑏𝑖)( 𝑥−𝑦𝑖)+( 𝑥+𝑦𝑖)( 𝑎−𝑏𝑖) =2(𝑎𝑥+𝑏𝑦)=2RE(𝑧1𝑧̅2) ∴ |𝑧1+𝑧2|2=|𝑧1|2+|𝑧2|2+2RE(𝑧1𝑧̅2)

形考任务2

一、单项选择题

1.若f(z)=x2-y2+2xyi,则f`(z)=()。

A.2x+2yi B.2y C.2x-2y-2yi D.2x

2.若f(z)=u(x,y)+iv(x,y),则柯西—黎曼条件为()。

A.B.

а𝑢

а𝑥

==

а𝑢а𝑣

且а𝑦а𝑥а𝑢а𝑣

且а𝑦а𝑥

==

а𝑣

а𝑦а𝑣

а𝑦

а𝑢а𝑥

C

а𝑢а𝑦а𝒖а𝒙

=−=

а𝑣а𝑢

且а𝑥а𝑥

=

а𝑣

а𝑥а𝒗

а𝒙

D.

а𝒗а𝒖

且а𝒚а𝒚

=−

3.若f(z)=z+1,则f(z)在复平面上()。

A.在z=0不解析且在z≠0解析 B.处处解析 C.仅在点z=0解析 D.无处解析

4.若f(z)在复平面解析,g(z)在复平面上连续,则f(z)+g(z)在复平面上( )。

A.不连续 B.解析 C.连续 D.可导 二、填空题

5.若f(z)在点a(不解析),则称a为f(z)的奇点。 6.若f(z)在点z=1(邻域可导),则f(z)在点z=1解析。 7.若f(z)=z2+2z+1,则f'(z)=(2z+2)。 8.若f(z)=(𝑧−1)(𝑧−2),则f'(1)=(不存在)。 三、计算题

9.设f(z)=zRe(z),求lim参:

∆𝑧→0

𝑓(0+∆𝑧)−𝑓(0)

∆𝑧

∆𝑧→0

7

lim

𝑓(0+∆𝑧)−𝑓(0)

∆𝑧

=lim

∆𝑧Re(∆z)

∆𝑧

∆𝑧→0

=limRe(∆z)=0

∆𝑧→0

10.设f(z)=excosy+iexsiny,求f'(z)。 参:

f(z)=excosy+iexsiny=ez z=x+iy u=excosy v=exsiny f(z)=u+iv

а𝑢а𝑥а𝑢а𝑦

=

а𝑣а𝑦

=excosy =exsiny

=−

а𝑣а𝑦

f'(z)= excosy+ie

∴f(z)在复平面解析,且f'(z)= excosy+iexsiny

11.设f(z)=u+iv在区域G内为解析函数,且满足u=x3-3xy2,f(i)=0,试求f(z)。 参:

依C-R条件有Vy=ux=3x2-3y2

∴v=∫(3𝑥2−3𝑦2)𝑑𝑦=3𝑥2𝑦−𝑦3+𝑄(𝑥) ∴𝑣𝑥=6𝑥𝑦+ 𝑄′(𝑥)=−𝑢𝑦=6𝑥𝑦 ∴𝑄(𝑥)=𝑐

则v(x1y)=3𝑥2𝑦−𝑦3+𝑐(𝑐为常数)

故f(z)=𝑥3−3𝑥𝑦2+𝑖(3𝑥2𝑦−𝑦3+𝑐)=𝑥3−3𝑥𝑦2+𝑖(𝑐𝑥2𝑦−𝑦3)+𝑖𝑐 =𝑧3+𝑖𝑐,为使f(i)=−i+ic=0 ∴c=1

∴f(z)=𝑧3+𝑐

12.设f(z)=u+iv在区域G内为解析函数,且满足u=2(x-1)y,f(2)=-i,试求f(z)。 参:

依C-R条件有Vy=ux=2y

∴V=∫2𝑦𝑑𝑥=𝑦2+𝜑(𝑥) 𝜑(𝑥)=𝑉𝑥−𝑢𝑦=−2𝑥+𝑧 ∴𝜑(𝑥)=∫(−2𝑥+2)𝑑𝑥=−𝑥2+2𝑥+𝑐

V=𝑦2−𝑥2+2𝑥+𝑐(𝑐为常数)

∴f(z)=2(x−1)y+i(𝑦2−𝑥2+2𝑥+𝑐) 为使f(z)=−I,当x=2,y=0时,f(2)=ci=−i ∴c=-1

∴f(z)=2(x−1)y+i(𝑦2−𝑥2+2𝑥−1)=−(z−1)i

2

四、证明题

13.试在复平面讨论f(z)=iz的解析性。 参:

令f(z)=u+iv z=x+iy 则iz=i(x+iy)=-y+ix ∴u=-y v=x 于是ux=0 uy=-1 Vx=1 uy=-1

∵ux、uy、vx在复平面处处连接 又ux=vy uy=-vx ∴f(z)=iz在复平面解析

14.试证:若函数f(z)在区域G内为解析函数,且满足条件f'(z)=0,z∈G,则f(z)在G内为常数。 参:

设f(z)=u+iv,z=x+iy,z∈G ∵f(z)在G解析,ux=vy,uy=−vx 又f‘(z)=0=ux+ivx Ux=0 vx=0

U为实常数C1,V也是实常数C2, f(z)= C1+iC2=Z0 f(z)在G为常数。

形考任务3

一、单项选择题

1.z=( )是根式函数W=√𝑧的支点。

A.1 B.0 C.i D.π

𝑛

2.z=( )是函数W=lnz的支点。

A.2i B.i C.-1 D.0 3.𝑒𝑖 =()。

A.e-1+e B.cos1+isin1 C.cos1 D.sin1 4.sin1=()。

A.

𝒆𝒊−𝒆−𝒊𝟐𝒊

B. C.

𝑒𝑖+𝑒−𝑖2𝑖22

𝑒−𝑒−1

D.

𝑒+𝑒−1

二、填空题 5.cosi=(

𝑒−1+e2

)。

6.𝑒1+𝑖=(e(cos1+isin1))。 7.lni=(𝟐𝒊)。

8.ln(1+i)=(𝟐𝑳𝒏𝟐+𝒊(𝟒+𝟐𝒌𝝅),𝒌为整数)。 三、计算题

9.设z=x+iy,计算|𝑒𝑧|。 参:

𝑧2=(𝑥+𝑖𝑦)2=𝑥2−𝑦2+2𝑥𝑦𝑖

∴𝑒𝑧=𝑒𝑥

2

2−𝑦2+2𝑥𝑦𝑖

2

𝝅

𝟏𝝅

Exp[(𝑥2−𝑦2)[cos(2𝑥𝑦)+𝑖𝑠𝑖𝑛(2𝑥𝑦)]]

∴|𝑒𝑧|=𝑒𝑥

2

2−𝑦2

1𝑧

10.设z=x+iy,计算Re(𝑒) 参:

∵z=x+iy

∴𝑧=𝑥+𝑖𝑦=𝑥2+𝑦2−𝑖𝑥2+𝑦2 ∴𝑒=𝑒

1𝑧1𝑧𝑥𝑦𝑦

(𝑐𝑜𝑠22−𝑖𝑠𝑖𝑛22)22𝑥+𝑦𝑥+𝑦𝑥+𝑦

𝑥2𝑥+𝑦211𝑥𝑦

∴𝑅𝑒(𝑒)=𝑒𝑐𝑜𝑠

𝑦𝑥2+𝑦2 11.求方程2Inz=πi的解。 参:

∵Inz=πi/2

∴由对数函数定义有: Z=𝑒

𝑖𝜋

2=𝑐𝑜𝑠2+𝑖𝑠𝑖𝑛2=𝑖

𝜋𝜋

∴所给方程的解为z=𝑖 12.求方程𝑒𝑧=1+√3i的解。 参:

∵𝑒=1+√3i=2(cos3+𝑖𝑠𝑖𝑛3)=𝑒根据指数函数的定义有:

𝜋

z=n2+i或z=n(1+√3𝑖)

3四、证明题

13.试证:sin2z=2sinz·cosz。 参:

根据正弦函数及余弦函数定义有: sin2z=

𝑒2𝑖𝑧−𝑒−2𝑖𝑧

2𝑖

𝑧

𝜋

𝜋

𝑙𝑛2(cos+𝑖𝑠𝑖𝑛)

𝜋3𝜋3

2

2sinzcosz=2

𝑒𝑖𝑧−𝑖𝑧𝑒𝑖𝑧+𝑒−𝑖𝑧2𝑖

=

𝑒2𝑖𝑧−𝑒−2𝑖𝑧

2𝑖

∴sin2z=2sinzcosz

14.证明:sinx+sin2x+⋯+sinnx=参:

令A=1+cosx+cos2x+…+cosnx B=sinx+sin2x+…+sinnx

𝑠𝑖𝑛

𝑛+1

𝑥2𝑥𝑠𝑖𝑛

2∙𝑠𝑖𝑛2𝑥。

𝑛

∴A+Bi=1+𝑒𝑖𝑥+𝑒𝑖2𝑥+⋯+𝑒𝑖𝑛𝑥 =

1−𝑒𝑖(𝑛+1)𝑥1−𝑒𝑖𝑥2𝑖𝑠𝑖𝑛

=

𝑛+1

𝑥

1−𝑒2𝑥𝑖21−𝑒2𝑖2

𝑖𝑥

𝑛2 = =

𝑛+1

𝑛+1𝑖𝑥

𝑥𝑒22𝑥𝑥𝑖2𝑖𝑠𝑖𝑛𝑒22=

𝑠𝑖𝑛

𝑛+1

𝑥2𝑥𝑠𝑖𝑛

2∙𝑒

𝑠𝑖𝑛

𝑛+1

𝑥2𝑥𝑠𝑖𝑛

2

(𝑐𝑜𝑠2𝑥+𝑖𝑠𝑖𝑛2𝑥)

𝑠𝑖𝑛

𝑛+1

𝑥2𝑥𝑠𝑖𝑛

2𝑛𝑛

∴sinx+sin2x+⋯+sinnx=

𝑠𝑖𝑛2𝑥

𝑛

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