《复变函数与积分变换》——高教出版社 《复变函数与积分变换》——上交大出版社 《复变函数》——高教出版社《复变函数》——西交大高等数学教研室编例:Z=—1+√3i解:r=2 argZ=arctan √3−1+π=23πZ 的三角表示为Z=2(cos 23π+isin 23π)Z 的指数表示为Z=2e i 23π例:Z=—sinπ3—icos π3解:化简:Z=—√32—i 12 r=1 argZ=—56π (θ=—56π+2kπ) 例:Z=1+cos θ+isinθ (—π<θ<π) 解:|Z |=√(1+cosθ)2+sinθ2=√2+2cosθ=√2·√1+cosθ=2sin θ2 (sinθ22=1+cosθ2)例:1、|Z +3i |=1解:|Z—(—3i )=1| 2、Re (Z+2)=—1 解:设Z=x+iy 得:x=3、|Z−2i |=|Z +4| 解:设Z=x+iy{|Z −2i |=√x 2+(y −2)2|Z +4|=√(x +4)2+y 2 得:2x+y+3=0 (垂直平分线) 1·1·4例:证明:设|Z 0|<1,若|Z |=1,则|Z−Z 01−Z 0̅̅̅̅·Z |=1 要证:|Z−Z 01−Z 0̅̅̅̅·Z |=1 即证:|Z −Z 0|=|1−Z0̅̅̅·Z |又:|Z |=1 |Z |2=1=Z ·Z所以:|1−Z 0̅̅̅·Z |=|Z ·Z −Z 0̅̅̅·Z | =|(Z −Z0̅̅̅)Z| =|Z −Z0̅̅̅|·|Z | =|Z −Z0̅̅̅̅̅̅̅̅̅| (|Z |=|Z |) =|Z −Z 0|例:|Z=1,且Re (Z )≠0,证:Z 1+Z 2是实数。
|若:Z=Z ,则Z 是实数。
所以:法1、 要证:Z 1+Z 2=(Z 1+Z2)̅̅̅̅̅̅̅̅=Z ̅1+Z2̅̅̅̅̅̅̅̅ 又:1=|Z |2=Z ·ZZ 1+Z 2=Z Z·Z̅+Z 2=1Z ̅+Z=12Re (Z )而Re (Z )≠0法2、Z 1+Z 2=(Z 1+Z2)̅̅̅̅̅̅̅̅=Z ̅1+Z2̅̅̅̅̅̅̅̅ = Z ̅1+Z·Z ̅̅̅̅̅ =Z̅1+(Z̅)2 ∴Z+Z ·(Z )2=Z +Z ·Z 2 Z+Z =Z +Z例:计算:(−1+i √3)6令Z=—1+i √3=2(cos 23π+isin 23π)所以:(−1+i √3)6=26(cos 23π+sin 23π)=64 例:设(1−i )n=(1+i )n,求n法1、1+i=√2(cos π4+isin π4)1— i=√2(co s −π4+isin−π4)所以:2sinnπ4=0nπ4=k π n=4k法2、(1−i1+i )n= (1−i)n(1+i)n=1而:1−i1+i =(1−i)22=—i 所以:—i=1 得:n=4k例:Z4−1−i=0 求Z?解:Z4=1−i r=√2Z(1,—1)argZ=arctan(—1)=−π4三角表示:Z=√2(cos−π4+isin−π4)所以:Z=√2124·(cos−π4+2kπ4+isin−π4+2kπ4)k=0,1,2,3得:Z0,Z1,Z2,Z31·2复变函数1、0<|Z−i|<1表示以(0,1)为圆心,1为半径的元的内部,去掉圆心。
有界,多联通。
2、0<arg(Z−1)<π4,Re(Z)>2设:Z=x+iy,x>2由0<arg(Z−1)<π4,可知:Z−1=X−1+iy点(Z—1),即(x—1,y)在第一象限,{x−1>0 y>0所以:0<arg (Z−1)=arctan yx−1<π4tan(arg(Z—1))=yx−1<1(直线:y<x−1)例:limZ→I Z −I Z(1+Z 2),满足“00”,所以根据洛比达法则:lim Z→I 13Z 2+1=−12limZ→I Z −I Z(1+Z 2)=lim Z→I Z −I Z(Z 2−I 2)=lim Z→I 1Z(Z +I)=−12P21·9lim Z→−1|Z |2+2Re (Z )+1Z 2−1=lim Z→−1|Z |2+Z +Z +1Z 2−1=lim Z→−1(Z +1)(Z +1)(Z −1)(Z +1)=−1+1−2=0 所以:该极限不存在。
例:f (Z )=Z ,求导?lim ∆Z→0f (Z0̅̅̅+∆Z )−f(Z 0)∆Z=f′(Z 0) lim ∆Z→0Z +∆Z ̅̅̅̅̅̅̅̅̅−Z ∆Z=lim ∆Z→0∆Z ̅̅̅̅∆Z =lim ∆X→0∆Y→0∆X −I∆Y∆X +I∆Y ,取∆y =K ·∆X →0lim∆Z→0∆X −IK∆X ∆X +IK∆X =1−IK1+IK ,所以该极限不存在,Z 不可导。
例:f (Z )=U+IVf’(Z )=ðU ðX+IðV ðX =1I (ðU ðY+IðV ðY)例:已知f (Z )=X 2−axy +by 2+i (CX 2−dxy +y 2)为复平面内的解析函数,求a ,b ,c ,d 。
解:设U=X 2−axy +by 2,V =CX 2−dxy +y 2ðU ðX =2X −ay ,ðV ðX =2CX −dy ,ðV ðy =−ax +2by ,ðVðy=−dx +2y 由ðU ðX =ðV ðy ,ðV ðy =ðV ðX,得:{2X −ay =−dx +2y −ax +2by =dy −2cx d =−2=a,所以:{a =2cb −1c =−1d =2b例:求Ln (1+i )的主值?=ln |1+i |+i [arg (1+i )+2kπ]=ln √2+i (π4+2kπ)=12ln2+i (π4+2kπ)所以:Ln (1+i )的主值:ln (1+i )=12ln2+π4i例:求Lni 的主值?=ln |i |+i (argi +2kπ)=0+i (π2+2kπ)=i (π2+2kπ)所以:Lni 的主值:lni=π2i例:求Ln2的主值?=ln |2|+i (arg2+2kπ)=ln2+i2kπ所以:Ln2的主值:ln2=ln e 2 例:求Ln (-1)的主值?=ln |−1|+i [arg (−1)+2kπ]=ln1+i(π+2kπ=i(π+2kπ) 所以:Ln(-1)的主值:ln (-1)=i π注:{y =lnX (X >0) 单值的w =LnZ (Z ≠0) 多值的W=Z a =e aLnZ =e a[ln |Z |+i (argZ+2kπ)]1、当a =n ∈Z 时,Z n =e n·ln |Z |+in (argZ+2kπ)=e n·ln |Z |·e inargZ ·e 2kπni =e n·ln |Z |+iargZ=e n·lnZ ,单值。
2、当a=mn (有理数)时,(n ,m )=1,n ∈Z +,m ∈ZZ mn=e mn [ln |Z |+i (argZ+2kπ)]=e mn ·ln |Z|·ei·mn (argZ+2kπ)=|Z |m n[cosm n(argZ +2kπ)+isin m n(argZ +2kπ)],有n 个值,K =0,1,2···n −1。
注:e iZ=cosZ +isinZ3、a 为无理数或为虚数时,有无穷多值。
例:21+i =e (1+i )·Ln2=e (1+i )[ln2+i (arg2+2kπ)]=e (1+i )(ln+2kπi )=e ln2−2kπ+i (ln2+2kπ)=2e −2kπ·[cos (ln2)+isin (ln2)]注:e X+iy=e x (cosy +isiny )例:(−2)√2=e √2·Ln (−2)=e √2·[ln |−2|+i (arg (−2)+2kπ)]=e √2·[ln2+i (π+2kπ)]=2e √2·[cos √2(π+2kπ)+isin (√2(π+2kπ))]例:证明当cosZ=0时,Z=k π+π2解:cosZ=e iZ +e −iZ2=0,所以:e iZ =−e iZ =1e iZ,即:e 2iZ=−1,2iZ=Ln |−1|=i (π+2kπ),所以:Z=k π+π2P40·6(2)解下列方程:lnZ=π2i 解:ln |Z |+iargZ =π2i ,所以:{ln |Z |=0argZ =π2,即;{|Z |=1arg =π2所以:Z=|Z|·[cos(argZ)+isin(argZ)]=i注:Z=r(cosθ+sinθ)P40·8求下列函数的奇点。
(即求不解析的点或不可导的点。
)(1)1e Z+1,(3)eZ−1shZ解:(1)e Z=−1,Z=Ln(−1)=ln|−1|+i(π+2kπ)=i(π+2kπ)e x+iy=e x(cosy+isiny)=−1,所以:{e x cosy=−1e x siny=0,{siny=0cosy=−1e x=1,所以:{x=0+2kπy=−π+2kπ。
注:ew=Z↔W=lnZ(3)shZ=0=e Z−e−Z2,所以:e Z=e−Z,即:e2Z=1,2Z=ln1=2kπi,所以:Z=kπiP42·3 求函数W=1sh1Z的奇点?解:1、Z≠02、sin1Z ≠0,Z=1kπ,(k=±1,±2···)sin1Z =eiZ−e−iZ2i=0,e i Z=e1−i Z,e2i Z=1,2i1Z=Ln1=0+i(2kπ)所以:Z=1kπ,(k=±1,±2···)第三章 复变函数的积分参数方程法:有向曲线C {X =X (t ) C :A →BY =Y (t ) C:α→βC :Z (t )=X(t)+I ·Y(t)∫f (Z )dZ C=∫f (Z (t ))Z`(t )dt βα例:计算I=∫Z 2dZ C ,其中C 为原点到2+I 的直线段。