книги / Теория функций комплексного переменного
..pdfВариант № 28
Задание 1
а) Найти модуль и аргумент чисел z1 = 2 3 +2i и z2 =
= 3 +3 3i. Изобразить числа на комплексной плоскости. Представить числа в тригонометрической и показательной форме.
б) Найти: z |
z , |
z2 |
, 5 z . |
|
1 |
||||
1 |
2 |
|
z2 |
2 |
|
|
|||
Задание 2. |
Вычислить значение функции f (z) в точке |
z0 , ответ представить в алгебраической форме комплексного числа:
а) f (z) = tg z, z0 = |
π +i ; |
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
б) |
f (z) = Arcsh z, |
z0 = −4i. |
|
|
|
|||||||||||||||
Задание 3. Указать область дифференцируемости функ- |
||||||||||||||||||||
ции f (z) = iez2 и вычислить производную. Выделить действи- |
||||||||||||||||||||
тельную и мнимую часть полученной производной. |
||||||||||||||||||||
Задание 4. Определить вид кривой |
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
z =t2 +2t +5 +i |
( |
t2 |
+2t +1 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
) |
|
Задание 5. |
Построить область плоскости z, определяе- |
|||||||||||||||||||
мую данными неравенствами: |
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
Re z |
|
|
|
≥ 2, |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
а) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Im z |
|
<3. |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
2 |
− z |
2 |
|
, |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
б) |
2 ≥ |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
Re z |
|
<1. |
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Задание 6. Проверить, может ли функция u = −2xy −2 y
быть действительной частью некоторой аналитической функции f (z), если да – восстановить ее при условии f (0) =i.
191
Задание 7. Найти область плоскости W , |
в которую ото- |
|||||||||||||
бражается с помощью функции |
w = z − 2 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) = |
6z +144 |
= 0; |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
, z0 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
72z2 +6z3 − z4 |
|
|
|
|
|
|||||||||
б) f (z) = |
2z |
, z |
|
=3 +2i. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
z2 +4 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Задание 9. Функцию f (z) = |
z sin π |
z −1 |
|
разложить в ряд |
||||||||||
z −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) = |
z2 +4 |
; |
|
z5 +4iz4 −4z3 |
|||
б) f (z) = |
ez+e |
. |
|
|
|
||
|
z +e |
|
Задание 11. Вычислить интеграл от функции комплексного переменного:
|
∫ |
z Im z2dz; АВ – отрезок прямой zA = 0; zB =1+i. |
||||
AB |
|
|
|
|||
Задание 12. Вычислить интегралы, используя теорему |
||||||
Коши о вычетах. |
|
|
||||
а) |
∫ |
2 +3z3 −5z4 |
dz; |
|||
z |
5 |
|||||
|
z+1 |
=1 |
|
|
||
192 |
|
|
|
|
|
|
sh z − z2
б) ∫ z3 dz.
z =1
Задание 13. Вычислить интегралы с помощью вычетов.
∞x2 +2
1.−∫∞ x4 +7x2 +12dx .
∞cos 2x −cos x
2.∫ (x2 +1)3 dx .−∞
|
2π |
|
dx |
|
|
|
|
3. |
∫ |
|
. |
|
|
||
|
|
|
|
|
|||
2 |
2 sin x +3 |
|
|
||||
|
0 |
|
|
|
|||
|
2π |
|
|
dx |
|
|
|
4. |
∫ |
|
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|||
( |
3 + |
2 cos x) |
2 |
||||
|
0 |
|
|
193
Вариант № 29
Задание 1
а) Найти модуль и аргумент чисел z1 = 5 −3i и z2 = = −2 +i. 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) =sin z , |
z0 |
= |
3π |
+i ; |
|
||
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
б) f (z) = ln z , z0 = 1+ 3i . |
|
||||||
|
Задание 3. Указать область дифференцируемости функ- |
|||||||
ции |
f (z) = ln (z2 −i) |
и |
вычислить производную. Выделить |
действительную и мнимую часть полученной производной. Задание 4. Определить вид кривой
z = 2t2 +2t +1−i (t2 +t +4).
Задание 5. Построить область плоскости z, определяемую данными неравенствами:
|
|
|
|
|
z −1−i |
|
≥ 2, |
||||||||
|
|
|
|||||||||||||
а) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
Re z +Im z < 2. |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
3i + z |
|
≤ |
|
3 − z |
|
, |
||||||
|
|
|
|
|
|||||||||||
б) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
arg z |
< |
|
π. |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
Задание 6. Проверить, может ли функция v = 2xy −2 y быть мнимой частью некоторой аналитической функции f (z), если да – восстановить ее при условии f (0) =1.
194
Задание 7. Найти область плоскости W , в которую ото-
бражается с помощью функции |
w = z + 1 область D : |
|
z |
|
=5 |
|||||||
|
|
|||||||||||
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) = |
13z +338 |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
, z0 =0 ; |
|||||||||||
169z +13z2 −2z3 |
||||||||||||
б) f (z) = |
2z |
, z |
|
= −1+3i. |
|
|
|
|
|
|
|
|
z2 −4 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Задание 9. Функцию f (z) = |
|
z |
||||||||||
ze |
z−4 |
разложить в ряд Лора- |
на 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) = |
ez |
|
; |
(z2 +π2 )2 |
|||
б) f (z) = |
z4 cos |
2 −πz . |
|
|
|
2z |
Задание 11. Вычислить интеграл от функции комплексного переменного:
∫ (z3 +sin z)dz; L : { z =1, Re z ≥ 0}.
L
Задание 12. Вычислить интегралы, используя теорему Коши о вычетах.
а) ∫ |
|
|
sin z |
|
|
dz; |
|||
|
|
|
|
|
|||||
|
2 |
|
π |
||||||
|
z+i |
|
=2 |
|
|
||||
|
|
|
|
||||||
|
|
z |
|
z − |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
2 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
195
1
б) ∫ (z +1)ez dz.
z+i =2
Задание 13. Вычислить интегралы с помощью вычетов.
∞ |
dx |
|
|
|
1. ∫ |
|
|
. |
|
|
|
|
||
|
−10x +29) |
2 |
||
−∞ (x2 |
|
|
∞(x2 + x)sin x
2.−∫∞ x4 +13x2 +36 dx .
|
2π |
|
dx |
|
|
|
|
3. |
∫ |
|
. |
|
|
||
|
|
|
|
|
|||
2 |
3 sin x +4 |
|
|
||||
|
0 |
|
|
|
|||
|
2π |
|
|
dx |
|
|
|
4. |
∫ |
|
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|||
( |
7 + |
3 cos x) |
2 |
||||
|
0 |
|
|
196
Вариант № 30
Задание 1
а) Найти модуль и аргумент чисел z1 = 5 +6i и z2 = 1−3i. Изобразить числа на комплексной плоскости. Представить числа в тригонометрической и показательной форме.
б) Найти: z |
z 2 , 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:
а) f (z) =ch z, z0 = 2 −πi; б) f (z) = Arctg z, z0 = 2 +i.
Задание 3. Указать область дифференцируемости функ-
ции f (z) = th |
z |
|
и вычислить производную. Выделить дей- |
|
|||
i |
|
|
ствительную и мнимую часть полученной производной. Задание 4. Определить вид кривой
z =t2 −2t +3 +i (t2 −2t +1) .
Задание 5. Построить область плоскости z, определяемую данными неравенствами:
z +2i ≤1,
а) 3 −4i
arg z < π3 .
б) 2zz +(z +i) z +(2 −i) z < 2.
Задание 6. Проверить, может ли функция u = x3 −3xy2 − x
быть действительной частью некоторой аналитической функции f (z), если да – восстановить ее при условии f (0) =0.
197
Задание 7. Найти область плоскости W , |
в которую ото- |
||||||||||||||
бражается с помощью функции w = z + |
4 область D : |
|
z |
|
=5 |
||||||||||
|
|
||||||||||||||
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) = |
7z +196 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
, z0 =0 ; |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
98z2 +7z3 − z4 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
б) f (z) = |
2z |
|
, |
z |
|
= 2 +2i. |
|
|
|
|
|
|
|
||
z2 − |
4 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Задание 9. Функцию f (z) = z cos |
|
z |
|
разложить в ряд |
|||||||||||
|
z −5 |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Лорана в окрестности точки z0 =5.
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 − z5 |
|
||
|
|
|
|
б) f (z) = ( z −2)sh |
1 . |
||
|
|
|
z |
Задание 11. Вычислить интеграл от функции комплексного переменного:
∫ z z dz; L : { z =1, Im z ≥0}.
L
Задание 12. Вычислить интегралы, используя теорему Коши о вычетах.
а) ∫ |
ctg z |
dz; |
|||
4z −π |
|||||
198 |
z |
=1 |
|
||
|
|
|
|
б) ∫ |
z3 sin |
1 dz. |
|||
|
z |
|
=1 |
|
z |
|
|
|
Задание 13. Вычислить интегралы с помощью вычетов.
∞ |
|
|
|
x |
2 |
|
|
1. ∫ |
|
|
|
|
|
dx . |
|
|
|
|
|
|
|
||
( |
|
2 |
|
) |
2 |
||
−∞ |
|
|
|
|
|||
|
x |
+11 |
|
|
|||
|
|
|
|
|
∞(x2 + x)cos x
2.−∫∞ x4 +13x2 + 36dx .
|
2π |
|
dx |
|
|
|
3. |
∫ |
|
|
. |
||
|
|
|
||||
|
|
|
||||
|
0 |
|
21sin x + 5 |
|||
|
2π |
|
dx |
|
|
|
4. |
∫ |
|
|
|
. |
|
|
|
|
||||
( |
7 + cos x) |
2 |
||||
|
0 |
|
|
|
199
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.Бугров Я.С., Никольский С.М. Высшая математика: учеб. для вузов: в 3 т. – 5-е изд., стер. – М.: Дрофа, 2003. (Высшее образование. Современный учебник). – Т. 3. Дифференциальные уравнения. Кратные интегралы. Ряды. Функции комплексных переменных. – 511 с.
2.Теория функций комплексной переменной и операционное исчисление: справ. пособие к решению задач / А.А. Гусак [и др.]. – М.: ТетраСистемс, 2002. – 207 с.
3.Горяйнов В.В. Курс лекций по теории функций комплексного переменного. – Волгоград: Изд-во Волгоград. гос.
ун-та, 1998. – 124 с.
4.Функции комплексного переменного: задачи и примеры
сподробными решениями: учеб. пособие для втузов /
М.Л. Краснов [и др.]. – М.: УРСС, 2003. – 205 с.
5.Пантелеев А.В., Якимова А.С. Теория функций комплексного переменного и операционное исчисление в примерах и задачах: учеб. пособие для втузов. – М.: Высш. шк., 2001. – 445 с.
6.Свешников А.Г., Тихонов А.Н. Теория функций комплексной переменной: учеб. для вузов. – 6-е изд., стер. – М.:
Физматлит, 2001. – 336 с.
7.Чудесенко В.Ф. Сборник задач по специальным курсам высшей математики: учеб. пособие. – 2-е изд., перераб. – М.:
Высш. шк., 1999. – 126 с.
200