книги / Теория функций комплексного переменного
..pdfВариант № 18
Задание 1
а) Найти модуль и аргумент чисел z1 = 5 −6i и z2 = = −2 +2i. Изобразить числа на комплексной плоскости. Представить числа в тригонометрической и показательной форме.
|
б) Найти: z |
z2 , |
z1 |
|
, 3 z |
+ z . |
|
1 |
2 |
|
z2 |
2 |
|
|
|
|
1 |
|||
|
Задание 2. |
Вычислить значение функции f (z) в точке |
||||
z0 , |
ответ представить в алгебраической форме комплексного |
|||||
числа: |
|
|
|
πi ; |
|
|
|
а) f (z) = ez , z0 = 1+ |
|
||||
|
|
|
|
|
3 |
|
|
б) f (z) =ch z, z0 |
= 2 + πi . |
|
|||
|
|
|
|
|
2 |
|
|
Задание 3. Указать область дифференцируемости функ- |
|||||
ции |
f (z) = sin2 z |
и вычислить производную. Выделить дейст- |
вительную и мнимую часть полученной производной.
Задание 4. Определить вид кривой z = sh1t −ictht.
Задание 5. Построить область плоскости z, определяемую данными неравенствами:
1 < z −1 ≤ 2, а) Im z ≥ 0,
Re z <1.
arg z < π,
б) 2
z 2 −3 ≤3.
Задание 6. Проверить, может ли функция u =ex (x cos y − y sin y) быть действительной частью некоторой
161
аналитической функции f (z), если да – восстановить ее при условии f (0) =0.
Задание 7. Найти область плоскости W , в которую ото-
бражается с помощью функции w = z − 1 |
область D : |
|
z |
|
= 2 |
||||||||||
|
|
||||||||||||||
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) = |
|
|
|
z +4 |
, z0 = 0 ; |
|
|
|
|
|
|
||||
|
2z2 + z3 − z4 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
б) f (z) = |
4 |
|
z +2 |
|
, z0 =1−3i. |
|
|
|
|
|
|
||||
(z −1)( z + |
3) |
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Задание 9. |
Функцию |
f (z) = sin |
2z |
|
разложить в ряд |
||||||||||
z −4 |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Лорана в окрестности точки z0 = 4.
Задание 10. Для функции f (z) найти изолированные осо-
бые точки, провести их классификацию, вычислить вычеты относительно найденных точек.
а) |
f (z) |
= |
sin2 z |
; |
||
z3 +2z2 |
||||||
|
|
|
|
|||
б) |
f (z) |
= |
3 |
. |
|
|
z4ez |
|
|||||
|
|
|
|
|
Задание 11. Вычислить интеграл от функции комплексного переменного:
∫ (z2 +1)dz; АВС – ломаная zA = 0; zB = −1+i; zC =i.
ABC
Задание 12. Вычислить интегралы, используя теорему Коши о вычетах.
162
а) |
|
|
∫ |
|
|
|
z +1 |
dz; |
|||
|
|
|
|
|
2 |
+4 |
|||||
б) |
|
|
z |
|
=3 z |
|
|
||||
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
∫ |
|
z tg 2zdz. |
||||
|
|
|
z−0,5 |
|
=1 |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
Задание 13. Вычислить интегралы с помощью вычетов.
∞ |
x |
2 |
+3 |
|
|
|
|
1. ∫ |
|
|
|
|
dx . |
||
|
−10x + |
29) |
2 |
||||
−∞ (x2 |
|
|
∞cos x
2.∫0 (x2 +9)(x2 +16)dx .
|
2π |
|
dx |
|
|
|
|
3. |
∫ |
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
15 sin x − |
4 |
|
|
|||
|
0 |
|
|
|
|
||
|
2π |
|
dx |
|
|
|
|
4. |
∫ |
|
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|||
( |
5 +2cos x) |
2 |
|||||
|
0 |
|
|
163
Вариант № 19
Задание 1
а) Найти модуль и аргумент чисел z1 = 4 −4i и z2 =
= 3 +2i. Изобразить числа на комплексной плоскости. Представить числа в тригонометрической и показательной форме.
|
б) Найти: z2 z |
|
, z1 |
, |
4 z . |
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
1 |
|
2 |
|
|
z2 |
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 =1+i. |
|
|
|
|
||||||||||||||
|
Задание 3. Указать область дифференцируемости функ- |
||||||||||||||||||
ции |
f (z) = cos2 (zi) и вычислить производную. Выделить дей- |
||||||||||||||||||
ствительную и мнимую часть полученной производной. |
|||||||||||||||||||
|
Задание 4. Определить вид кривой z = 2eit + |
|
1 |
. |
|||||||||||||||
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2eit |
||
|
Задание 5. |
Построить область плоскости z, определяе- |
|||||||||||||||||
мую данными неравенствами: |
|
|
|
||||||||||||||||
|
1 ≤ |
|
z −i |
|
< 2, |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
а) Re |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
z ≤ 0, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
Im z >1. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
z + z |
|
≥ 2 Im z 2 , |
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
б) |
|
π |
|
|
|
|
|
|
|
|
π |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
≤ arg z |
< |
. |
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
6 |
2 |
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
Задание 6. |
Проверить, |
может ли функция |
v = 2xy +2x |
быть мнимой частью некоторой аналитической функции f (z), если да – восстановить ее при условии f (0) =0.
164
Задание 7. Найти область плоскости W , в которую ото-
|
|
|
|
z |
|
≥1 |
|
|
|
|
|||
бражается с помощью функции w = |
1 |
область D : |
|
|
|
|
|
Re z ≤ 0 |
|||||
|
z |
Im z ≤ 0 |
||||
|
|
|||||
|
|
|
плоскости 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) = |
|
|
3z +18 |
|
, z0 = 0 ; |
|
|
||||
9z +3z2 −2z3 |
|
|
|||||||||
б) f (z) = |
4 |
|
|
z +2 |
|
|
, |
z0 = −3 −i. |
|
||
(z |
−1)(z |
+3) |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Задание 9. Функцию |
f (z) |
= cos |
z2 −4z |
разложить в ряд |
|||||||
( z −2)2 |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Лорана в окрестности точки z0 = 2.
Задание 10. Для функции f (z) найти изолированные осо-
бые точки, провести их классификацию, вычислить вычеты относительно найденных точек.
а) f (z) = |
sh z |
; |
|
|
|
||
(z2 +π2 )2 |
|||
б) f (z) = |
e2 z −3 |
. |
|
|
|
||
|
z3 |
|
Задание 11. Вычислить интеграл от функции комплексного переменного:
∫ e z 2 Im zdz ; АВ – отрезок прямой zA =1+i; zB = 0.
AB
Задание 12. Вычислить интегралы, используя теорему Коши о вычетах.
165
а) |
|
|
∫ |
|
|
ch zdz |
|
; |
|
|
|
|
|
|
|||
|
=π (z2 +π2 ) |
2 |
||||||
|
z−πi |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|||||
б) |
∫ |
|
e1z +1 dz. |
|
|
|||
|
z |
|
=4 |
|
|
z |
|
|
|
|
|
|
|
|
Задание 13. Вычислить интегралы с помощью вычетов.
∞ |
|
|
|
|
dx |
|
|
|
|
|
|
1. ∫ |
|
|
|
|
|
|
|
|
. |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
( |
|
2 |
) |
2 |
( |
2 |
|
) |
2 |
||
−∞ |
|
|
|
|
|
||||||
|
x |
+1 |
|
x |
+5 |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
∞xsin x
2.−∫∞ x2 −2x +10dx .
|
2π |
dx |
|
|
|
|
3. |
∫ |
|
|
. |
||
|
|
|
||||
2 6 sin x −5 |
||||||
|
0 |
|
||||
|
2π |
dx |
|
|
|
|
4. |
∫ |
|
. |
|
||
|
|
|
||||
(3 +cos x) |
2 |
|
||||
|
0 |
|
|
|
166
Вариант № 20
Задание 1
а) Найти модуль и аргумент чисел z1 = 3 +3i и z2 =
= 1+ 3i. Изобразить числа на комплексной плоскости. Представить числа в тригонометрической и показательной форме.
|
б) Найти: |
z z |
2 |
, |
z2 |
z |
2 , 5 |
z . |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
1 |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
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 ; |
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
б) f (z) = Arcsin z, |
z0 = |
−3 +i |
. |
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
Задание 3. Указать область дифференцируемости функ- |
|||||||||||||||||
ции |
f (z) = eiz 2 |
и вычислить производную. Выделить действи- |
||||||||||||||||
тельную и мнимую часть полученной производной. |
||||||||||||||||||
|
Задание 4. Определить вид кривой z =3eit − |
1 |
. |
|||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2eit |
|
|
Задание 5. Построить область плоскости |
z, определяе- |
||||||||||||||||
мую данными неравенствами: |
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
z |
< 2, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
а) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Re z ≥1, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
π |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
arg z |
|
< 6 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
б) Re(z2 + z 2 ) > 4Re z −2Im z. |
|
|
167
Задание 6. Проверить, может ли функция u =1−sin y ex быть действительной частью некоторой аналитической функ-
ции f (z), если да – восстановить ее при условии |
f (0) =1+i. |
|||||||
Задание 7. Найти область плоскости W , в которую ото- |
||||||||
|
|
|
|
|
|
z |
|
≤1 |
|
|
|
|
|
|
|||
бражается с помощью функции w = |
1 |
область |
D : |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
z |
Re z ≥0 |
|||||||
|
|
|
Im z ≤0 |
|||||
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
плоскости 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) = |
|
2z +16 |
|
, z0 = 0 ; |
|
||
8z2 +2z3 − z4 |
|
||||||
б) f (z) = |
4 |
z +2 |
|
|
, |
z0 = −2 +i. |
|
(z −1)( z |
+3) |
|
|||||
|
|
|
|
|
|||
Задание 9. Функцию |
f (z) |
= ch 4z −2z2 |
разложить в ряд |
||||
|
|
|
|
|
|
( z −1)2 |
|
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 +9)2 |
|
|
; |
|
(z −3i)2 (z2 +4) |
||
б) f (z) = |
sh 3z −1 . |
|
|
z2 |
Задание 11. Вычислить интеграл от функции комплексного переменного:
168
∫ (sin iz + z)dz; L : { z =1, Re z ≥ 0}.
L
Задание 12. Вычислить интегралы, используя теорему Коши о вычетах.
а) |
|
|
∫ |
|
|
|
|
ez dz |
|
; |
||||
|
|
|
|
4 |
+2z |
2 |
+1 |
|||||||
|
z−i |
|
=1 z |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
||||||||||
б) |
∫ |
z sin |
1 |
dz. |
|
|||||||||
2 |
|
|||||||||||||
|
z |
|
=1 |
|
|
|
|
z |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Задание 13. Вычислить интегралы с помощью вычетов.
∞dx
1.−∫∞ x4 +7x2 +12 .
∞x cos x
2.−∫∞ x2 −2x +10dx .
|
2π |
|
dx |
|
|
|
|
3. |
∫ |
|
. |
|
|
||
|
|
|
|
|
|||
|
35 sin x −6 |
|
|
||||
|
0 |
|
|
|
|
||
|
2π |
|
|
dx |
|
|
|
4. |
∫ |
|
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|||
( |
7 + |
2 cos x) |
2 |
||||
|
0 |
|
|
169
Вариант № 21
Задание 1
а) Найти модуль и аргумент чисел z1 = 3 +i и z2 =
= 2 3 +2i. Изобразить числа на комплексной плоскости. Представить числа в тригонометрической и показательной форме.
б) Найти: z2 z , z2 |
, 4 z |
|
− z . |
|
1 |
2 |
z1 |
2 |
1 |
|
||||
Задание 2. |
Вычислить значение функции f (z) в точке |
z0 , ответ представить в алгебраической форме комплексного числа:
а) |
f (z) = cos z, z0 |
= |
πi +2 ; |
|
|
|
6 |
б) |
f (z) = Arch z, |
z0 =3i. |
Задание 3. Указать область дифференцируемости функции f (z) = 2i ln z и вычислить производную. Выделить дейст-
вительную и мнимую часть полученной производной.
Задание 4. Определить вид кривой z = −2eit + e1it .
Задание 5. Построить область плоскости |
z, |
определяе- |
|||||||||
мую данными неравенствами: |
|
|
|
|
|||||||
1 < |
|
z −1 |
|
≤ 2, |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
||||||
а) Im |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
z ≥0, |
|
|
|
|
||||||
Re z <1. |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|||||||
б) Im( |
|
)≤ 2 −Im z. |
|
|
|
|
|||||
z2 − z |
|
|
|
|
|||||||
Задание 6. Проверить, может ли функция |
v = |
e2 x −1 |
sin y |
||||||||
ex |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
быть мнимой частью некоторой аналитической функции f (z), если да – восстановить ее при условии f (0) = 2.
170