книги / Теория функций комплексного переменного
..pdfВариант № 8
Задание 1
а) Найти модуль и аргумент чисел z1 = −4 −4i и z2 = = 2 +3i . Изобразить числа на комплексной плоскости. Представить числа в тригонометрической и показательной форме.
|
б) Найти: z |
z2 , z2 |
|
, |
3 z |
+2z . |
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
|
|
z1 |
1 |
|
2 |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
Задание 2. Вычислить значение функции |
f (z) в точке |
||||||||||||||||||||||
z0 , |
ответ представить в алгебраической форме комплексного |
|||||||||||||||||||||||
числа: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
а) |
f (z) = cos z, z0 |
= |
|
π |
+ 3πi; |
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
4 |
|
|
|
|
|
б) |
f (z) = Arcth z, |
z0 =i. |
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
Задание 3. Указать область дифференцируемости функ- |
|||||||||||||||||||||||
ции |
f (z) = sin (z +i) |
и вычислить производную. Выделить |
||||||||||||||||||||||
действительную и мнимую части полученной производной. |
||||||||||||||||||||||||
|
Задание 4. Определить вид кривой z = 4cosect −i 2ctg t. |
|||||||||||||||||||||||
|
Задание 5. Построить область плоскости |
z, |
определяе- |
|||||||||||||||||||||
мую данными неравенствами: |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
z − |
|
2 |
|
+ |
|
z + |
2 |
|
> 4, |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
а) |
|
|
|
|
|
π |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
π |
|
|
|
|
|
|
|
≤ arg ( z −1) ≤ |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
− |
. |
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
4 |
4 |
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
z −1 |
|
≤1+Re z |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
б) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
Re z ≤5. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
Задание |
6. |
|
|
Проверить, может ли функция |
v = ex cos y |
быть мнимой частью некоторой аналитической функции f (z), если да – восстановить ее при условии f (0) =1+i.
131
Задание 7. Найти область плоскости W , |
в которую ото- |
||||||||||||
бражается с помощью функции |
w = z − 1 областьD : |
|
z |
|
= 4 |
||||||||
|
|
||||||||||||
плоскости Z. |
|
|
|
|
z |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Задание 8. Найти все лорановские разложения данной |
|||||||||||||
функции f (z) |
по степеням z − z0 . Указать главную и правиль- |
||||||||||||
ную части ряда. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
а) f (z) = |
4z −64 |
=0 ; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
, z0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
z4 +4z3 −32z2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
б) f (z) = |
z +1 |
, z0 = −2 −3i. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
z (z −1) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Задание 9. Функцию f (z) |
= z cos |
|
1 |
|
разложить в ряд |
||||||||
z |
−1 |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Лорана в окрестности точки z0 =1.
Задание 10. Для функции f (z) найти изолированные осо-
бые точки, провести их классификацию, вычислить вычеты относительно найденных точек.
а) f (z) = |
z2 +1 |
|
|
; |
|
(z −i)2 (z2 +4) |
||
б) f (z) = |
cos z . |
|
|
z3 |
Задание 11. Вычислить интеграл от функции комплексного переменного:
∫ z3ez4 dz ; АВС – ломаная zA =i; zB =1; zC = 0.
ABC
Задание 12. Вычислить интегралы, используя теорему Коши о вычетах.
ez2 −1
а) z−∫i =3 z3 −iz2 dz;
132
б) ∫ |
z3 cos |
2i |
dz . |
|||
|
z |
|
=1 |
|
z |
|
|
|
|
|
Задание 13. Вычислить интегралы с помощью вычетов.
|
∞ |
|
|
|
|
|
|
dx |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1. |
∫ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
. |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
(x2 + |
9)(x2 |
+4) |
2 |
||||||||||||||||
|
−∞ |
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
∞ |
|
|
(x3 −2)cos |
x |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
2. |
∫ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
dx . |
|||||
( |
x |
2 |
|
)( |
x |
2 |
+9 |
) |
||||||||||||
|
−∞ |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
+1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
2π |
|
|
|
|
dx |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
3. |
∫ |
|
|
|
|
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
8 −3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
0 |
7 sin x |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
2π |
|
|
|
|
|
|
dx |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4. |
∫ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
. |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
( |
|
5 + |
|
3 cos x) |
2 |
|||||||||||||||
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
133
Вариант № 9 |
|
Задание 1 |
|
а) Найти модуль и аргумент чисел z1 = 8 − |
8i и z2 = |
= 8 − 8i . Изобразить числа на комплексной |
плоскости. |
Представить числа в тригонометрической и показательной форме.
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
z2 |
, |
z2 |
, |
z1 |
− z2 . |
|
|||
|
б) Найти: z1 |
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
z1 |
|
|
|
|
Задание 2. |
|
Вычислить значение функции |
f (z) в точке |
||||||||||||||
z0 , |
ответ представить в алгебраической форме комплексного |
|||||||||||||||||
числа: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
а) f (z) =sh z, z0 |
= 2 − |
πi ; |
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
б) f (z) = Ln z, z0 = 2 −2i. |
|
|
|||||||||||||||
|
Задание 3. Указать область дифференцируемости функ- |
|||||||||||||||||
ции |
f (z) = ln z3 |
|
|
|
и вычислить производную. Выделить действи- |
|||||||||||||
тельную и мнимую часть полученной производной. |
||||||||||||||||||
|
Задание 4. Определить вид кривой z = ctg t −i 2cosect. |
|||||||||||||||||
|
Задание 5. |
|
Построить область плоскости z, определяе- |
|||||||||||||||
мую данными неравенствами: |
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
z −2 −i |
|
|
≤ 2, |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
а) |
|
Re z ≥3, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
Im z <1. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
zz ≥ Re z +Im z, |
|
|
|
|
|||||||||||||
|
б) |
Im z |
|
< |
2. |
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Задание |
6. |
Проверить, |
может ли |
функция v = |
|||||||||||||
= − |
|
|
|
y |
быть мнимой частью некоторой аналитической |
|||||||||||||
|
||||||||||||||||||
(x +1)2 + y2 |
|
|||||||||||||||||
134 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
функции |
f (z), |
если |
да – восстановить |
|
|
ее при условии |
|||||||||||
f (0) =1. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Задание 7. Найти область плоскости W , в которую ото- |
|||||||||||||||||
бражается с помощью функции |
w = z − |
4 |
область D : |
|
z |
|
= 4 |
||||||||||
|
|
||||||||||||||||
плоскости Z. |
|
|
|
|
|
|
z |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Задание 8. Найти все лорановские разложения данной |
|||||||||||||||||
функции |
f (z) по степеням z − z0. Указать главную и правиль- |
||||||||||||||||
ную части ряда. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
а) f (z) = |
|
9z −162 |
=0 ; |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
, z0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
2z3 +9z2 −81z |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
б) f (z) = |
z +3 |
, z |
|
= 2 +i. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
z2 −1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Задание 9. |
Функцию f (z) |
= z sin |
1 |
|
|
разложить в ряд |
|||||||||||
z −1 |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Лорана в окрестности точки z0 =1.
Задание 10. Для функции f (z) найти изолированные осо-
бые точки, провести их классификацию, вычислить вычеты относительно найденных точек.
( ) 1−cos 2z а) f z = z2 (z +3) ;
б) f (z) = 1z −e3 z .
Задание 11. Вычислить интеграл от функции комплексного переменного:
∫ |
Re |
z |
dz ; ABC :{ |
|
z |
|
=1,Im z ≥ 0} , BC – отрезок zB =1, zC = 2. |
|
|
|
|||||||
z |
||||||||
ABC |
|
|
|
|
|
|
Задание 12. Вычислить интегралы, используя теорему Коши о вычетах.
135
sin πz
а) ∫ z2 − z dz ;
z = 3
б) ∫ |
|
|
ze2 z |
|
|
dz . |
||
z |
4 |
−+8z |
2 |
−9 |
||||
|
z+i 2 |
=2 |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Задание 13. Вычислить интегралы с помощью вычетов.
∞ |
x |
2 |
|
|
|
|
1. ∫ |
|
|
|
|
dx . |
|
|
|
|
|
|
||
|
+ |
3) |
2 |
|||
−∞ (x2 |
|
|
∞(x2 − x)sin x
2.−∫∞ x4 +9x2 +20dx .
|
2π |
|
dx |
|
|
|
|
3. |
∫ |
|
. |
|
|||
|
|
|
|||||
9 |
−4 5 sin x |
||||||
|
0 |
|
|
|
|||
|
2π |
|
dx |
|
|
|
|
4. |
∫ |
|
|
|
. |
||
|
|
|
|
||||
( |
7 +2cos x) |
2 |
|||||
|
0 |
|
|
136
Вариант № 10
Задание 1
а) Найти модуль и аргумент чисел z1 = 3 +2i и z2 = = −5 +5i. Изобразить числа на комплексной плоскости. Представить числа в тригонометрической и показательной форме.
б) Найти: z |
z2 , z2 |
, 4 z −i. |
1 |
2 |
z1 |
1 |
||
Задание 2. |
Вычислить значение функции f (z) в точке |
z0 , ответ представить в алгебраической форме комплексного
числа: |
|
|
|
а) f (z) =sin z, z0 = |
π |
+ |
2πi ; |
|
3 |
|
3 |
б) f (z) = ln z, z0 = 2 3 −2i.
Задание 3. Указать область дифференцируемости функции f (z) = Arctg z и вычислить производную. Выделить дей-
ствительную и мнимую часть полученной производной. Задание 4. Определить вид кривой z = −c tg t +i 3cosect.
Задание 5. Построить область плоскости z, определяемую данными неравенствами:
z −1−i ≥1,
а) 0 ≤ Re z < 2,0 < Im z ≤ 2.
|
|
1 |
< |
1 |
|
|
|
|
|
|
б) |
Im z |
4 |
, |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
π |
|
|
|
|
|
arg ( z +i) |
|
≥ |
. |
||||
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
137
Задание 6. Проверить, может ли функция v = y − x2 +y y2
быть мнимой частью некоторой аналитической функции |
|
f (z), |
|||||||||||
если да – восстановить ее при условии f (1) = 2. |
|
|
|
|
|||||||||
Задание 7. Найти область плоскости W , в которую ото- |
|||||||||||||
бражается с помощью функции |
w = z + 3 область D : |
|
z |
|
=3 |
||||||||
|
|
||||||||||||
плоскости Z. |
|
|
|
|
|
|
z |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Задание 8. Найти все лорановские разложения данной |
|||||||||||||
функции f (z) |
по степеням z − z0. Указать главную и правиль- |
||||||||||||
ную части ряда. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
а) f (z) = |
5z −100 |
=0 ; |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
, z0 |
|
|
|
|
|
|
|||||
z4 +5z3 −50z2 |
|
|
|
|
|||||||||
б) f (z) = |
z +3 |
, |
z |
|
=3 −i. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
z2 −1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Задание 9. Функцию f (z) |
= ( z −3)cos π |
z −3 |
разложить |
||||||||||
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
z |
|
|
|
|
в ряд Лорана в окрестности точки z0 = 0.
Задание 10. Для функции f (z) найти изолированные осо-
бые точки, провести их классификацию, вычислить вычеты относительно найденных точек.
а) f (z) = |
(z +πi)3 |
; |
|
(z2 +π2 )3 |
|||
|
|
б) f (z) = z12 +sin z12 .
Задание 11. Вычислить интеграл от функции комплексного переменного:
∫ (z2 +cos z)dz; АВС – ломаная zA = 0; zB =1; zC =i.
ABC
138
Задание 12. Вычислить интегралы, используя теорему
Коши о вычетах. |
|
|
|
|
|
|||||||||
а) |
|
∫ |
|
|
zdz |
|
; |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
z |
+ |
3 |
|
|
|
|
||||||
|
z+1 |
|
=4 e |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
б) |
∫ |
z2 |
+cos z |
dz. |
|
|
|
|||||||
|
|
|
z |
3 |
|
|
|
|
|
|||||
|
z |
=1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Задание 13. Вычислить интегралы с помощью вычетов. |
||||||||||||||
|
∞ |
|
|
|
|
|
dx |
|
|
|
|
|||
1. |
∫ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
. |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
(x2 |
+2)(x2 + |
3) |
2 |
||||||||||
|
−∞ |
|
|
∞x cos x
2.−∫∞ x2 −2x +17dx .
|
2π |
|
dx |
|
|
|
3. |
∫ |
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|||
4 − |
7 sin x |
|
|
|||
|
0 |
|
|
|
||
|
2π |
|
dx |
|
|
|
4. |
∫ |
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
|||
(4 + |
7 cos x) |
2 |
||||
|
0 |
|
|
139
Вариант № 11
Задание 1
а) Найти модуль и аргумент чисел z1 = −3 −4i и z2 = = −3 +4i. Изобразить числа на комплексной плоскости. Представить числа в тригонометрической и показательной форме.
б) Найти: ( z1 z2 )2 , z1 |
, 5 z1 + z2 . |
|
z2 |
Задание 2. Вычислить значение функции f (z) в точке z0 , ответ представить в алгебраической форме комплексного числа:
а) f (z) =ch z, z0 |
= −1+ πi ; |
||||
|
|
4 |
|
||
б) f (z) = ln z, z0 |
= |
1+2i |
. |
||
−1+2i |
|||||
|
|
|
|
||
Задание 3. Указать область дифференцируемости функ- |
|||||
ции f (z) = e |
z2 |
|
|
|
|
2 и вычислить производную. Выделить действи- |
тельную и мнимую часть полученной производной. Задание 4. Определить вид кривой z =3ch 2t +i 2sh 2t.
Задание 5. Построить область плоскости z, определяемую данными неравенствами:
а) z +i < 2,0 < Re z ≤1.
б) Re4 z +8Im2 z < 4zz.
Задание 6. Проверить, может ли функция u =e−y cos x быть действительной частью некоторой аналитической функции f (z), если да – восстановить ее, при условии f (0) =1.
Задание 7. Найти область плоскости W , в которую ото-
бражается с помощью функции w = z + 4z область D : z = 2
плоскости Z.
140