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第五章 留 数
一、选择题:
1。B 见课件第五章(1) 2.D 见课件第五章(1)
z3. B P74 定理1。5 :z?0 是函数的分子 1?e的一级零点;z?0 是函数的分母
z4sinz的五级零点
4。 B 注:P75定义1。7 令??1?1?,分析点??0对函数?(?)?f??的情形, z?z?f(z)f(z)1为k?k5。C 注:留数定义计算 k在点0的去心邻域内洛朗级数zzz负一次幂项的系数 c?1?ak?1 6.A 注:选项(A) 需要 ?(z0)?0
?an?0?nzn
7. C 根据留数定理易得: 注意只考虑位于积分曲线内部的孤立奇点处的留数
?z?12coszcosz,0] dz?2?iRes[z(z?1)z(z?1)1122zsindz?2?iRes[zsin,0] ?zzz?11 3!8. C 根据留数定理
留数Res[zsin,0]的计算按照留数定义处理为?1z?i21z9.B 注:留数定义计算 z2en在点i去心邻域内的洛朗级数为
nnnze21z?i?1??1??1??1?????????????z?i?z?i?z?i?z?i?2????22??z?i?i)???(z?i)??2(z?i)i??i?n!n!n!n!n?0n?0n?0n?0151每一部分中负一次幂项的系数 分别为 ,i,?1,因此Res[z2ez?i,i]???i
63!
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10. B 注: 本题利用无穷远点处的留数处理比较简便
z?z9z910z?1?0,其中的被积函数在扩充复平面内共有11个孤立奇点:满足dz10?3z10?1z?12的十个点z1,...,z10,以及无穷远点?,
z9z9根据P82定理2。2,有 ?Res[10,zi]?Res[10,?]?0
z?1z?1i?110满足z10?1?0的十个点z1,...,z10 到原点的距离均为1 (根据第一章 复数的方根运算),所
以,它们均在积分曲线C的内部,
10z9z9z9,?] 根据留数定理 ?10dz?2?i?Res[10,zi]??2?iRes[10z?1z?1z?1i?13z?2??1?9??????z911z??,0???Res?根据P83,规则IV,得 Res[10,?]??Res??10,0?? 210??z?1z?z(1?z)??1?????1?????z??点0是函数
1的一级极点,由规则I,得 10z(1?z)10z9z9z9,?]=2?i 所以,?10dz?2?i?Res[10,zi]??2?iRes[10z?1?1z?1i?13zz?2二、填空题
221.设z?0为函数z?sinz的m级零点,那么m? 6 .
注:m级零点的判定方法:(1)z0为方程f(z)?0的m重根,则z0f(z)的m级零点 (2)求导数
f(m)(z0)?0,导数值不为零得最低阶数
本题根据方法二,求导数判定即可
2.设函数?(z),?(z)分别以z0为m级零点和n级零点,f(z)??(z),g(z)??(z)?(z),则?(z) 2
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当m?n时,z0是f(z)的m?n级 零点 ;当m?n时,z0是f(z)的n?m级 极点 ;当m?n时,z0是f(z)的 可去奇点 。
3.设函数?(z),?(z)分别以z0为m级零点和n级零点,g(z)??(z)?(z),则z0是g(z)的
m?n 级零点。
注:根据P72 M级零点得定义1。5可得。 4。设函数f(z)?exp{z?21},则Res[f(z),0]? 0 2z?1z2z2注:洛朗展开式:f(z)?exp{z?2}?e?e??zn?021???1??2?2n?zz???? 其中必不含有z n!n!n?0n的奇数次幂项,所以,由留数定义 Res[f(z),0]?0
5.设f(z)?1?cosz,则z?0为函数f(z)的 3 级极点;Res[f(z),0]? z51 . 24
注: 第一问利用P74 定理1。5判定; 留数定义 f(z)?1?cosz在点0的去心邻域内的罗朗级数为 z5?nz2n1??(?1)11?cosz2n!n?0c?f(z)?? 负一次幂项的系数 ?1554!zz6.设f(z)?2z,则Res[f(z),?]? -2 . 1?z2注:P83规则IV 三、计算积分:
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本题要点:孤立奇点类型的判定;m级极点的判定;m级零点的判定;(见课件第五章(1)) 留数定理;留数计算的准则(见课件第五章(2)) (1)z?zsinz?1(1?z)2dz.
4解:被积函数的唯一孤立奇点z?1在积分曲线的外部,根据留数定理 ,
z?zsinz?1(1?z)2dz?0
4(2)sinzdz ?z(z?1)(3?z)z?2sinz的孤立奇点 z1?0,z2?1,z3?3
z(z?1)(3?z)sinzcosz1?lim??z?z1?0z(z?1)(3?z)z?z1?0(z?1)(3?z)?z(3?z)?z(z?1)3解:被积函数
判定孤立奇点的类型: lim(利用洛必达法则) 所以,z1?0为被积函数
sinz的可去奇点
z(z?1)(3?z)limz?1sinzsinz?? z2?1为被积函数的极点
z(z?1)(3?z)z(z?1)(3?z)sinzsinz?? z3?3为被积函数的极点
z(z?1)(3?z)z(z?1)(3?z)limz?3被积函数
sinz为不可约的分式函数,所以 极点的级数m等于分母中相应因式的次数
z(z?1)(3?z)sinz的一级极点(分母中因式z?z2的次数为1)
z(z?1)(3?z)sinz的一级极点
z(z?1)(3?z)z2?1为被积函数
z3?3为被积函数
但是 只有z1?0,z2?1,位于积分曲线(半径为2的圆周)的内部,
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所以,根据留数定理
??????sinzsinzsinzdz?2?i?Res?,0??Res?,1?? ?z(z?1)(3?z)z(z?1)(3?z)z(z?1)(3?z)?????z?2???sinzsinz的可去奇点) Res?,0?=0 (因 z1?0为被积函数
z(z?1)(3?z)z(z?1)(3?z)????sinzsinzsin1 (根据准则I) Res?,1??lim(z?1)?z?1z(z?1)(3?z)2?z(z?1)(3?z)?所以,
??????sinzsinzsinzdz?2?iRes,0?Res,1????isin1 ?????z(z?1)(3?z)?z(z?1)(3?z)??z(z?1)(3?z)??z?2?(3)sinzdz ?zz?2sinz的唯一孤立奇点z=0, z解:被积函数
limz?0sinz?1 ,所以 z=0,为被积函数的 可去奇点 zz=0,在积分曲线的内部,根据留数定理
sinzsinzdz?2?iRes[,0] ?zzz?2sinz,0]?0 z因为 z=0,为被积函数的 可去奇点,Res[所以
sinzsinzdz?2?iRes[,0]=0 ?zzz?2sinzdz ?3z(3?z)z?2sinz有两个孤立奇点 z1? 0,z2?3 ,
z3(3?z)5
(4)解:被积函数

