第1章复数 习题1 1.将下列表达式化简为代数形式 ω@+高o+n2-. 2.求满足《+少+i-》=2+i的实数:和y 1+i 3.(1)证明复数:为实数的充要条件是:=乏, (②)设,2为复数,若2和+2都是实数,证明1和2或者都是实数 或者互为共轭. 4设:=+机y0去,正明子是实数当且仅当时=1 5.将下列复数表示为指数形式: ()2i,(2)-1,(3)-1+iV5,(4)1-cos9+isin,这里0≤p≤2元. 6.求实数a,b,使得a1=2-V5a+ia,a=V3励-1+i(V3-b)的模相等,并 且导= 7.计算乘方 (V5+)0,(2(1-” 8.设为实数,利用Euler公式以及二项式定理证明 cos30=cos0-3cos@sin,sin30=3cossin-sin 9.在复平面上画出-1的所有六次方根. 10.求方程2+8=0的根。 业.E明由方程R会 =1确定的曲线是以连接,2的线段为直径的圆周 2设树1运明方层到 =1表示以z=0为中心,1为半径的圆周
22 1 1 Ÿ EÍ SK 1 1. ÚeLà™z{èìÍ/™© (1) 1 + i 3 + 2i , (2) 1 2i + 3i 1 + i , (3) (3 + 4i) (12 − 5i) 2i , (4) 1 + √ 3i 1 − √ 3i 2 © 2. ¶˜v (x + y) + i (x − y) 1 + i = 2 + i ¢Í x ⁄ y © 3. (1) y²EÍ z è¢Íøá^ᥠz = z¯ © (2) z1, z2 èEÍße z1z2 ⁄ z1 + z2 —¥¢Íßy² z1 ⁄ z2 ½ˆ—¥¢Íß ½ˆp蛩 4. z = x + iy, y , 0, z , ±i ©y² z 1 + z 2 ¥¢ÍÖ= |z| = 1 © 5. ÚeEÍL´èçÍ/™µ (1) 2i , (2) −1 , (3) −1+i √ 3 , (4) 1−cos ϕ+i sin ϕߢp 0 6 ϕ 6 2π© 6. ¶¢Í a, b߶ z1 = 2 − √ 3a + ia,z2 = √ 3b − 1 + i √ 3 − b Éßø Ö arg z2 z1 = − π 2 © 7. Oé¶êµ (1) √ 3 + i 2000 , (2) (1 − i) 99 © 8. θ è¢Íß|^ Euler ˙™±9뙽ny² cos 3θ = cos3 θ − 3 cos θ sin2 θ , sin 3θ = 3 cos2 θ sin θ − sin3 θ . 9. 3E²°˛x— −1 §k8gêä© 10. ¶êß z 3 + 8 = 0 ä© 11. y²dêß Re z2 − z1 z − z1 = 1 (½Ç¥±Î z1, z2 Ç„èܪ±© 12. |a| , 1ßy²êß z − a 1 − az¯ = 1 L´± z = 0 è•%ß1 è媱©
习题1 13.把下列函数f,写成f②=x)+i(x,)的形式 0@=++l.of@=号 14.讨论由下列方程确定的图形: )k-川=k+l,2)Re-=1, (3)lm2=2,(④Rez2=2. 15.例1.10中的曲线是否为光滑曲线,说明理由. 16求满足0<郎号<日(这里9飞Q用为常数)的点:组成的点集并作 图. 17.求下列曲线在函数w=下的映像 (1)2+y2=2,2)y=1, (3)x=1. (④x+1)2+y2=1. 18.求直线Im2=1在函数w=2下的映像 19.求区域{0<:<習}在映射w=2下的映像 20.求平面上以原点为端点的射线在Zhukovsky函数w=北+)下的映 像 21.设0,1,2,3为复平面上互不相同的四个点 ()证明0,,2,3的交比 o-是会名 为实数的充分必要条件是0,21,2,3共线或共圆. 2)证明Ptolemy定理:1-l3-z+-zla-zl≥-dk-z, 等号成立当且仅当0,,2,3共线或共圆. Piolemy(90-168,托勒,古希情天文学家、数学家
SK 1 23 13. reºÍ f(z)ߧ f(z) = u(x, y) + iv(x, y) /™µ (1) f(z) = z 2 + z + 1ß(2) f(z) = 1 z © 14. ?ÿdeêß(½„/µ (1) |z − 1| = |z + 1| , (2) Re 1 z = 1 , (3) Im z 2 = 2 , (4) Re z 2 = 2 . 15. ~ 1.10 •Ç¥ƒè1wÇß`²nd© 16. ¶˜v 0 |z2 − z0| · |z3 − z1|ß “§·Ö= z0, z1, z2, z3 ǽ© 6Ptolemy (90–168)ߘVóßF1U©Æ[!ÍÆ[.
习题2 习题2 1.设定义在复平面上的函数f似)满足1imf)=A,证明存在的某个邻域, 使得fe)在该邻域内有界. 2.设定义在复平面上的函数f2)在点0连续且f(o)≠0,证明存在0的一个 邻域,使得在这个邻域内f阳≠0. 3.设定义在复平面上的函数f)在z趋于无穷远点时,极限存在且不为零 (或极限为无穷远点),证明存在正数R,使当以>R时,f阳)≠0. 4.指出下列函数f)在何处可导,并在可导点求其导数: 0f@=+ig、@@=3n+时,6f@-g台 5.讨论下列函数的解析性: (0fe)=x2-3y2+i(3y-y).(2f)=2x2-i3y2 (3)f(z)=Rez. (4fa)= 6.证明若函数f)在上半平面内解析,则函数在下半平面内解析 7.证明若函数f包)在区域D内解析,并满足下列条件之一,则f阳)在D内是 常值函数. ()f2恒取实数. (2)V1是一个常数 (3)Refa)是一个常数 8.设f似在点解析且f)≠0,并记f似)=x)+i(x,,证明f作为 映射的Jacobi矩阵 wn-化g】 ac804185.雅可比,德国数学家
SK 2 75 SK 2 1. ½¬3E²°˛ºÍ f(z) ˜v lim z→z0 f(z) = Aßy²3 z0 ,áçß ¶ f(z) 3TçSk.© 2. ½¬3E²°˛ºÍ f(z) 3: z0 ÎYÖ f(z0) , 0ßy²3 z0 òá ç߶3˘áçS f(z) , 0 © 3. ½¬3E²°˛ºÍ f(z) 3 z ™uð:ûß4Å3Öÿè" £½4Åèð:§ßy²3Í R߶ |z| > R ûßf(z) , 0 . 4. ç—eºÍ f(z) 3¤?åßø3å:¶ŸÍµ (1) f(z) = x 2 y + ixy2 , (2) f(z) = 3x 3 + i2y 3 , (3) f(z) = az + b cz + d . 5. ?ÿeºÍ)¤5µ (1) f(z) = x 3 − 3xy2 + i 3x 2 y − y 3 , (2) f(z) = 2x 3 − i3y 3 , (3) f(z) = Re z, (4) f(z) = |z|. 6. y²eºÍ f(z) 3˛å²°S)¤ßKºÍ f (z¯) 3eå²°S)¤© 7. y²eºÍ f(z) 3´ç D S)¤ßø˜ve^áÉòßK f(z) 3 D S¥ ~äºÍ© (1) f(z) ð¢Í© (2) | f(z)| ¥òá~Í© (3) Re f(z) ¥òá~Í© 8. f(z) 3 z0 :)¤Ö f 0 (z0) , 0ßøP f(z) = u(x, y) + iv(x, y)ßy² f äè N Jacobi10› Jacobi (f) = ux vx uy vy 10Jacobi (1804–1851)߉å'ßIÍÆ[©
第2章解析函数的微积分 在点可逆.由此,根据多元微积分中的逆映射定理(定义在平面区域上 的光滑映射在一点局部可逆的充分条件是该映射的Jacobi矩阵在该点可逆, 参见参考文献2)可证得f)在点0的某个邻域内存在反函数, 9.计算下列各式的值: (1)cosi,(2)Ln(1+i),(3)1. 10.求以下方程在复数范围内的一切解: (1)sinz+cosz=2,(2)coshz=0.(3)25+3z2+2=0. 1山.举反例说明,以下等式一般不成立 (1)ln2=nlnz((n为正整数且n≥2,(2)ln12=lnz1+ln2 (3)4=(y 12.若函数fe)在0点解析,且fo)≠0,n为正整数.证明存在函数g) 与h),使得ga)与h()在0点解析的,且在0点的某个邻域中,fe)= (g(z))"=e. 13.计算积分2止,其中积分路径L分别取: (1)自0到1的线段: (2)自0经i再到1的折线段 14.计算积分厂货,其中积分路径L分别为: ()自1到i的线段: (2)自1经1+i到i的折线段: (3)自1沿单位圆周逆时针方向到i的圆弧。 15.设函数f)在0<日<1)内解析,且沿任何圆周d=r0<r<1)的积分 为零,问f)在原点是否解析? 16.()在Arctanz的单值分支上,计算其导数
76 1 2 Ÿ )¤ºÍứ 3 z0 :å_©ddßä‚ıứ•_N½n£½¬3²°´ç˛ 1wN3ò:¤‹å_ø©^á¥TN Jacobi › 3T:å_ß ÎÑΩz [2]§åy f(z) 3: z0 ,áçS3áºÍ© 9. Oéeà™äµ (1) cos i, (2) Ln (1 + i) , (3) 1i . 10. ¶±eêß3EÍâåSòÉ)µ (1) sin z + cosz = 2, (2) cosh z = 0, (3) z 6 + 3z 3 + 2 = 0. 11. fiá~`²ß±e™òÑÿ§·© (1) ln z n = n ln z n èÍÖ n > 2 , (2) ln z1z2 = ln z1 + ln z2, (3) z αβ = (z α ) β . 12. eºÍ f(z) 3 z0 :)¤ßÖ f(z0) , 0ßn èÍ©y²3ºÍ g(z) Ü h(z)߶ g(z) Ü h(z) 3 z0 :)¤ßÖ3 z0 :,áç•ß f(z) = (g(z)) n = e h(z) © 13. O黩 Z L z¯ dzߟ•»©¥ª L ©Oµ (1) g 0 1 Ç„¶ (2) g 0 ² i 2 1 ÚÇ„© 14. O黩 Z L dz z 2 ߟ•»©¥ª L ©Oèµ (1) g 1 i Ç„¶ (2) g 1 ² 1 + i i ÚÇ„¶ (3) g 1 ˜¸†±_ûêï i l© 15. ºÍ f(z) 3 {0 < |z| < 1} S)¤ßÖ˜?¤± |z| = r (0 < r < 1) »© è"ßØ f(z) 3:¥ƒ)¤º 16. (1) 3 Arctan z ¸ä©|˛ßOéŸÍ.
习题2 77 (2)设之为右半平面内单位圆周上任意一点,用在右半平面内任意一条简单 线C连接点0与证明平 17.沿指定曲线的正向,计算下列积分的值: 告 dz 2+-2 a* 2 dz *可e+e+西 d止 e -Pe+ +2=2 人 e-「-+2 (13)「sm 18.计算下列积分的值: ,中L为减<日<利的正边 回儿石5二女,其中L为环线2<H<利的正向边果 ©名:英中L为环城1<日<3引的正向边界 19.设0为区域D内一点,fe)在D1{o内解析,在D1{o}上连续,且 1imk-o)f②=0,证明nf阳d=0. 20.若f似)在简单光滑闭曲线L上及其外部区域G内解析,且1imf似=a,证 明 a-”a”8 a-fol.2∈G 21.设fa)为整函数,a,b为复数
SK 2 77 (2) z èmå²°S¸†±˛?øò:ß^3må²°S?øò^{¸ Ç C Î: 0 Ü z ©y² Re "Z z 0 dζ 1 + ζ 2 # = π 4 . 17. ˜ç½ÇïßOée»©äµ (1) Z |z|=1 dz z + 2 , (2) Z |z|=1 dz z 2 + z − 12 , (3) Z |z|=2 dz (z + 1) 2 , (4) Z |z|=1 dz z 2 (z + 2) , (5) Z |z|=3 dz z 2 + 4 z 2 + 16, (6) Z |z−i|=1 dz z 2 + 2 , (7) Z |z|=2 1 − cosz z 2 dz, (8) Z |z|=2 e z (z − 1)2 (z + 1) 3 dz, (9) Z |z+2i|=2 e iz dz z 2 + 1 , (10) Z |z|=2 z − 1 (z + 1) 2 dz, (11) Z |z|=4 (2z + 3) dz z 3 − 3z 2 + 2z , (12) Z x 2+y 2=2y dz z 4 + 1 , (13) Z |z|=4 sin z (z − π) 2 dz, (14) Z |z|=2 (z − 1)50(z + 2)50 z 102 dz, (15) Z |z|=2 cosz (z + 1) 3 dz. 18. Oée»©äµ (1) Z L 2z − 5 z(z − 5) dz ߟ• L èÇç {2 .¶ (2) Z L z 2 + 6z − 2 (z − 3)2 (z − 5)2 dzߟ• L èÇç {2 .¶ (3) Z L e iz dz z(z 2 + 4) ߟ• L èÇç {1 .© 19. z0 è´ç D Sò:ß f(z) 3 D \ {z0} S)¤ß3 D¯ \ {z0} ˛ÎYßÖ lim z→z0 (z − z0) f(z) = 0ßy² Z ∂D f(z) dz = 0 © 20. e f(z) 3{¸1w4Ç L ˛9Ÿ ‹´ç G S)¤ßÖ lim z→∞ f(z) = aßy ² 1 2πi Z L f(z) z − z0 dz = a − f(z0), z0 ∈ G; a, z0 < G. 21. f(z) èºÍßa, b èEÍ©
第2章解析函数的微积分 ()对一切不等于4和以的实数R,计算积分 f(z)dz e-oe- 其中积分曲线的方向取为正向。 (2)利用不等式(2.23)证明,若f@)有界,R>maxl4,bl,则()中所求的 积分为零,并由此证明整函数的Liouville定理。 22.设函数f2在单位圆盘内解析,且f(训≤1.证明f(0≤1. 23.(x,y)=2-y2和(x)=y都是平面上的调和函数,但是u+iv不是解析 函数,为什么? 24.已知调和函数x)=x2-9-y2,求满足条件f①=-1+i的解析函数 f(2)=u+iv. 25.求定义在第二象限的解析函数fe,使得mf=acam 26.根据调和函数的定义证明定理2.44. 27.设(仁,)为平面极坐标,证明以下结论. ()二元函数“在不包含原点的区域内调和,当且仅当在该区域内 182w 即酸程不、e用子o茶技 (2)函数f阳=“+v在不包含原点的区域内解析,当且仅当在该区域内 该方程组即为Cauchy-Riemann方程在极坐标下的形式. 28.证明最大模原理。 29.利用例2.36的结论证明代数学基本定理(定理2.37)
78 1 2 Ÿ )¤ºÍứ (1) ÈòÉÿu |a| ⁄ |b| ¢Í RßO黩 Z |z|=R f(z) dz (z − a) (z − b) , Ÿ•»©Çêïèï© (2) |^ÿ™ (2.23) y²ße f(z) k.ßR > max {|a|, |b|}ßK (1) •§¶ »©è"ßøddy²ºÍ Liouville ½n© 22. ºÍ f(z) 3¸†S)¤ßÖ | f(z)| 6 1 ©y² | f 0 (0)| 6 1 © 23. u(x, y) = x 2 − y 2 ⁄ v(x, y) = xy —¥²°˛N⁄ºÍߥ u + iv ÿ¥)¤ ºÍßèüoº 24. ÆN⁄ºÍ u(x, y) = x 2 − xy − y 2߶˜v^á f (i) = −1 + i )¤ºÍ f(z) = u + iv © 25. ¶½¬31ñÅ)¤ºÍ f(z)߶ Im f(z) = arctan y x © 26. ä‚N⁄ºÍ½¬y²½n 2.44 . 27. (r, θ) è²°4ãIßy²±e(ÿ. (1) ºÍ u 3ÿù¹:´çSN⁄ßÖ=3T´çS ∂ 2 u ∂r 2 + 1 r ∂u ∂r + 1 r 2 ∂ 2 u ∂θ 2 = 0, =34ãIeß Laplace éf 4 = ∂ 2 ∂r 2 + 1 r ∂ ∂r + 1 r 2 ∂ 2 ∂θ 2 . (2) ºÍ f(z) = u + iv 3ÿù¹:´çS)¤ßÖ=3T´çS ∂u ∂r = 1 r ∂v ∂θ , ∂v ∂r = − 1 r ∂u ∂θ . Têß|=è Cauchy-Riemann êß34ãIe/™. 28. y²Åån© 29. |^~ 2.36 (ÿy²ìÍƃ½n£½n 2.37§©