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Сборник задач по высшей математике 2 том

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no 3aMKHYToil: KPRBOil: I, RCnOJIb3YH cP0PMYJIbI (3.4)-(3.6) (06xo,a;

KPRBOil: ocyru;eCTBJIHeTCH npOTRB qacOBOil: CTpeJIKR).

a) I:

Iz - 21

= 1;

6) I: Izl = 1;

B) I:

Iz + 21

= l.

 

a a) TaK KaK no,a;bIHTerpaJIbHaH cPYHKD:RH

1

3

z

aHaJIRTRqHa Ha Bceil:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(z

+ 2)

 

 

 

 

KOMnJIeKcHoil: nJIOCKOCTR C, 3a RCKJIlOqeHReM TOqeK (-2) R 0, KOTopble He

JIe)l{aT BHyTpH OKPY)l{HOCTH Iz - 21

= 1 R Ha 9TOil: OKPJ)KHOCTR, TO no TeopeMe

KOllm nOJIyqRM:

 

 

 

f

 

dz

-0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(z +

2)3 Z

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Iz-21=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6) TaK KaK cPYHKD:HH j (z)

=

 

1

3 aHaJIRTHqeCKaH Ha Bceil: KOMnJIeKC-

 

 

 

 

 

 

 

(z + 2)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

HOil: nJIOCKOCTH C, 3a RCKJIlOqeHReM TOqKR (-2), KOTOPaH He JIe)l{RT BHYTPR

OKPJ)KHOCTH Izl = 1 R Ha 9TOil: OKPJ)KHOCTR, a TOqKa Zo = 0 JIe)l{HT BHYTPH

9TOil: OKPY)I{HOCTR, TO no RHTerpaJIbHoil: cPopMYJIe KOllm nOJIyqRM:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

J

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

(z + 2)3

 

 

 

 

 

 

 

 

j(zo = 0) = -2.

 

z-

0

dz,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7rZ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Izl=l

 

 

 

 

 

 

 

 

oTKy,a;a

J (z :~)3Z = 27ri· j(zo = 0) = 27ri· (0: 2)3

 

 

 

 

 

= 27ri· ~ = ~.

 

Izl=l

 

 

 

 

 

 

= i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B) TaK KaK cPYHKD:HH j(z)

aHaJIRTRqHa

Ha Bceil: KOMnJIeKcHoil:

nJIOCKOCTH C,

3a RCKJIlOqeHReM HYJIeBoil: TOqKR, KOTOPaH He JIe)l{RT BHYTPH

OKPY)I{HOCTR

Iz + 21

= 1 R Ha 9TOil: OKPY)I{HOCTH, a

TOqKa Zo = -2 JIe)l{RT

BHYTPH 9TOil: OKPJ)KHOCTR, TO no cPopMYJIe (3.6) nOJIyqRM:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

j

"(

Zo

= -

2)

 

2!

(z

Z

 

d

z,

 

 

 

 

 

 

 

= 27ri

 

+

2)3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1Z+21=1

 

 

 

 

 

 

 

f

dz

= 27ri /"(zo = -2) = 7ri· (1)" 1

 

 

=

 

 

(z + 2)3 z

 

2!

 

 

 

 

 

Z

 

zo=-2

 

 

Iz+21=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 7ri· (-1..)' 1

 

 

= 7ri· .1.1

 

= 7ri. _2_ = _7ri..

 

 

 

Z2

zo=-2

 

z3

zo=-2

 

 

 

(_2)3

4

 

B'bt"tuC.ltUmb u1tmezpa.lt'bt:

I -

OTpe30K

npHMoil: OT TOqKH Zl

o ,a;o TOqKH

7.3.8.

Re z dz,

r,a;e

 

J

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

Z2 = i.

460

7.3.9.jIrnzdz, r)1.e:

I

a) l

-

OTpe30K np.aMoti OT TO'IKHZl =

2

)1.0 TO'IKHZ2

=

3;

 

6) l

-

OTpe30K np.aMoti OT TO'IKHZl =

0

)1.0 TO'IKHZ2

=

1 +

i;

B) l - .rryra napa60JIbI y = x 2 OT TO'IKHZl

= 0)1.0 TO'IKHZ2 =

1 +i.

7.3.10. jcz +

z) dz, r)1.e:

 

 

 

 

 

I

 

 

 

 

 

 

 

a) l

-

OTpe30K np.aMoti OT TO'IKHZl =

0

)1.0 TO'IKHZ2

=

-1 + i;

6)l - .rryra napa60JIbI y=x2 OT TO'IKHZl =0)1.0 TO'IKHZ2 = -1 +i.

7.3.11.jlzl dz, r)1.e:

I

 

a)

l

-

.rryra OKPY:>KHOCTH Izl = 1 OT

TO'IKH Zl =

 

1 )1.0 TO'IKH

 

Z2

= -1;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6)

l

-

OTpe30K np.aMoti OT TO'IKHZl

=

1 )1.0 TO'IKHZ2

=

-1;

 

B) l

-

OTpe30K np.aMoti OT TO'IKHZl

=

0 )1.0 TO'IKHZ2

=

2 - 2i.

7.3.12.

j~Z, r)1.e l - .rryra OKpY:>KHOCTH Izi =

2 OT TO'IKHZl

=

2)1.0 TO'IKH

 

I

= 2e27ri

 

 

 

 

 

 

 

 

Z2

 

 

 

 

 

 

 

7.3.13.

jlzI 2dz,

r)1.e l -

OTpe30K np.aMoti

OT TO'IKH Zl =

 

0

)1.0 TO'IKH

 

I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Z2 = V2ei i.

 

 

 

 

 

 

 

7.3.14.

jCz2 -

z) dz, r)1.e l

-

OTpe30K np.aMoti OT TO'IKHZl

=

0 )1.0 TO'IKH

 

I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Z2

= i.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7.3.15.

jC2i -

z) dz, r)1.e l

-

OTpe30K np.aMoti OT TO'IKHZl

=

0

)1.0 TO'IKH

 

I

 

 

+ i.

 

 

 

 

 

 

 

 

Z2 = 1

 

 

 

 

 

 

 

7.3.16.

j ReCz 2 -

z) dz, r)1.e l

- )1.yra napa60JIbI y = 2X2 OT TO'IKHZl = 0

 

I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

)1.0 TO'IKHZ2 = 1 +

2i.

 

 

 

 

 

 

7.3.17.

Jciz 2 +

2z) dz, r)1.e l -

OTpe30K np.aMoti OT TO'IKHZl =

0 )1.0 TO'IKH

 

I

 

 

+ i.

 

 

 

 

 

 

 

 

Z2

= 1

 

 

 

 

 

 

 

7.3.18.

jCz2 -

3iz) dz, r)1.e l -

OTpe30K np.aMoti OT TO'IKHZl

=

1 )1.0 TO'IKH

 

I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Z2

= i.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7.3.19.

jCz3 -

1) dz, r)1.e l -

OTpe30K np.aMoti OT TO'IKHZl

=

0 )1.0 TO'IKH

 

I

 

 

+i.

 

 

 

 

 

 

 

 

Z2

= 1

 

 

 

 

 

 

 

7.3.20.

jCiz3 + 3) dz, r)1.e l -

OTpe30K np.aMoti OT TO'IKHZl

=

1 )1.0 TO'IKH

 

I

= i.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Z2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

461

 

Z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7.3.21.

I

e Z dz,

r)1.e l

-

OTpe30K rrpHMoit OT TOqKH Zl = i

)1.0 TOqKH Z2 =

 

I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 1 +i.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7.3.22.

IZ eZ dz,

r)1.e l

-

OTpe30K rrpHMoit OT TOqKH

Zl

o )1.0

TOqKH

 

I

7r.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Z'J

= 2"z.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7.3.23.

ISinzdz, r)1.e l

-

OTpe30K rrpHMoit

OT TOqKH

Zl

0)1.0

TOqKH

 

I

= i.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Z2

 

 

 

 

 

 

 

 

o )1.0

 

7.3.24.

Ichzdz,

r)1.e

l

-

OTpe30K rrpHMoit

OT

TOqKH

Zl

TOqKH

 

I

= 7r -

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Z2

 

7ri.

 

 

 

 

 

 

 

 

HCnOJI,'b3YJI

aHaJl.Umu"tHOCm'b

nOa'btHmeZpM'bHoiJ. tjiYH'X:V,UU,

6'bt"tUCJl.Um'b UH-

mezpaJl.'bt:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7.3.25.

l(iz3 + 3) dz, r)1.e l - OTpe30K rrpHMoit OT TOqKH Zl = 1 )1.0 TOqKH

 

I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Z2 = i (CM. TaIOKe 3a)1.aqy 7.3.20).

 

 

 

 

 

7.3.26.

IChzdz,

r)1.e

l

-

OTpe30K rrpHMoit

OT

TOqKH

Zl

0 )1.0

TOqKH

 

I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Z2 = 7r -

 

7ri (CM. TaK:>Ke 3a)1.aqy 7.3.24).

 

 

 

 

7.3.27.

IZ3 dz, r)1.e l

-

 

2

~

= 1 OT TOqKH Zl = 2i )1.0

qacTb 9JIJIHrrCa ~ + '4

 

I

 

 

= -3 (06xo)1. ocyrn;eCTBJIHeTCH rrpOTHB qaCoBoit CTpeJIKH).

 

TOqKH Z2

B'bt"tucJl.um'b UHmeZpaJl.'bt:

 

- OTpe30K rrpHMoit OT TOqKH Zl = I )1.0 TOqKH

7.3.28.

I(z - z) dz, r)1.e l

 

I

 

 

 

 

 

 

 

Z2 = 27r.

 

OTpe30K rrpHMoit OT TOqKH Zl = 0 )1.0 TOqKH Z2 =

7.3.29.

Ilzl dz, r)1.e l -

 

I

 

 

 

 

 

 

 

= 3 + 2i.

 

 

)l.yra OKPY:>KHOCTH Izl

= 1 OT TOqKH

 

= 1 )1.0

7.3.30.

I zlzl dz,

r)1.e l

-

Zl

 

I

 

 

 

 

 

 

 

TOqKH Z2 = e21ri

 

TOqKH Zl = 0

 

 

7.3.31.

IIzl2 dz,

r)1.e l

 

OTpe30K rrpHMoit OT

)1.0

TOqKH

I

Z2 = J3 + i.

462

7.3.32.

!(iz2 + z) dz, r)1.e l -

OTpe30K rrpjlMoit OT TO'lKH Zl

= i )1.0 TO'lKH

 

I

= 1.

 

 

 

 

 

 

Z2

 

 

 

 

 

7.3.33.

!

Re Irn(z2) dz, r)1.e l - .rr.yra rrapa60JIbI Y = 2x3 OT TO'lKH Zl = 0

 

I

 

 

 

 

 

 

 

)1.0 TO'lKH Z2 = 1 + 2i.

 

 

 

 

7.3.34.

!Irnzdz, r)1.e l -

.rr.yra OKPY:>KHOCTH Izl = 3 OT TO'lKH

Zl

= 3)1.0

 

I

 

 

 

 

 

 

 

TO'lKH Z2 = 3e27ri .

 

 

 

 

 

7.3.35.

!

eZ dz, r)1.e l -

OTpe30K rrpjlMoit OT TO'lKH Zl

0

)1.0

TO'lKH

 

I

= 7r + 7ri.

 

 

 

 

 

 

Z2

 

 

 

 

 

7.3.36.

!Re(sinz) coszdz, r)1.e l - OTpe30K rrpjlMoit OTTO'lKH Zl

= ~(7r-i)

 

I

 

 

 

 

 

 

 

)1.0 TO'lKH Z2 = ~(7r + i).

 

 

 

7.3.37.

!

z sin 2z dz, r)1.e l

-

oTpe30K rrpjlMoit OT TO'lKH Zl

= 3 )1.0 TO'lKH

 

I

 

 

 

 

 

 

 

Z2 = 1 + i (<pYHKIJ;HjI z sin 2z aHaJIHTH'IHa B q.

 

 

 

B'bt"tuc.IIum'b u'ttmezpa.ll'bt no 3a.M'IC'ttymoti 'lCPU60ti, UCnO.ll'b3YSl rjjoPMY.ll'bt (3.4), (3.5) U.!IU (3.6) (o6xoiJ 'lCpU60ti oCY'lll,ecm6.!tS1emCSl npomU6 "taco6oti cmpe.!l'ICu).

7.3.38.

f

sin z . sin(z -

1) dz.

 

 

 

 

Izl=2

 

z(z - 1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7.3.39.

f

sinz2

dz

 

 

 

 

 

(Z2

+ 7r )2 .

 

 

 

 

 

I

 

 

 

 

Iz - 7ril

= 1;

 

a) l:

Izl

= 1;

= 1.

6) l:

 

0) l:

Iz + 7ril

 

 

 

 

7.3.40.

f Z5 dz- Z3'

 

 

 

 

 

 

I

 

 

 

 

 

 

 

 

a) l:

Izl

= ~;

6) l:

Iz

- 11

= 1;

 

 

Iz

 

1

 

 

 

2

 

0) l:

 

 

 

 

 

 

+ 11 = 2'

 

 

 

 

7.3.41.

f z ~1 dz.

 

 

 

 

 

 

I

 

 

 

 

 

 

 

 

a) l:

Izl

= ~;

6) l:

Izl

= 2.

7.3.42.

f cos z

dz.

 

 

 

 

 

 

Z-7r

 

 

 

 

 

 

 

I

Iz - 7r1

= 1;

 

 

= 1.

 

a) l:

6) l:

Izl

463

7.3.43.

f

zdz

 

 

 

 

 

 

 

(z - 1)2·

 

 

 

 

 

 

I

 

 

= ~;

 

Izl

 

 

 

 

a) 1:

Izl

6) 1:

= 2.

7.3.44.

f

Sinz dz

.

 

 

 

 

 

 

z

 

 

 

 

 

 

 

I

 

Izl =

 

 

Iz

-

11

= ~.

 

a) 1:

1;

6) 1:

7.3.45.

f

Sinz dz

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z3 .

 

 

 

 

 

 

I

 

Izl = 1;

 

Iz

-

11

1

 

a) 1:

6) 1:

 

= '2.

7.3.46.

 

dz

 

 

 

 

 

 

 

f Z2

-1·

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

 

Iz -

 

 

Iz + 11

 

 

a) 1:

11 = 1;

6) 1:

= 1;

 

n) 1:

Izl

 

1

 

 

 

 

 

 

= '2.

 

 

 

 

 

7.3.47.

f

 

dz

 

 

 

 

 

 

 

(Z2 + 1)3·

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

 

Iz -

il = 1;

 

Iz + il

 

 

a) 1:

6) 1:

= 1;

 

n) 1:

Izl

 

1

 

 

 

 

 

 

= '2.

 

 

 

 

 

7.3.48.

f (z

 

dz

 

 

 

 

 

+ 1)3(z - 1)2·

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

 

Iz - 11 = 1;

 

Iz + 11

 

 

a) 1:

6) 1:

= 1;

 

n) 1:

Izl

= ~.

 

 

 

 

 

KOHTponbHble BonpOCbl M 60nee CnO)l(Hbie 3aAaHMH

7.3.49. IIycTb h - .rryra HeKoTopoit KPHBOit 1 C HaqanbHoit TOqKOit ZI H KOHeqHoit TOqKOit Z2, a 12 - .rryra TOit JKe KPHBOit C HaqanbHoit TOqKOit Z2 H KOHeqHoit TOqKOit ZI (MHOJKeCTBa TOqeK Ha 11 H 12

COBna,n,aIOT). qTO MOJKHO CKa3aTb 06 HHTerpanax

!J(z) dz H

!J(z) dz?

h

12

7.3.50. qTO MOJKHO CKa3aTb 06 HHTerpane

!ReJ(z) dz,

I

r)1;e 1- OTpe30K Ha MHHMOit OCH, a ¢YHKII;HjI J(z) HenpepbIBHa Ha

9TOM OTpe3Ke?

7.3.51. ECJIH

fJ(z)dz = 0,

I

464

(4.3).

 

CJIe.rr.yeT JHI M3 9TOrO, 'ITOf Cz) - aHaJUITM'IeCKruI<PYHKUM.a BHYTPM

 

3aMKHYToit KPMBOit l?

 

7.3.52.

,ILoKa3aTb paBeHcTBo:

 

 

f afCz) dz = a f

fCz) dz.

 

I

I

 

7.3.53.

Bbl'lMCJIMTb f

ctg z dz.

 

 

Izl=l

 

 

7.3.54.

BepHO JIM, 'ITO)1;JI.a JIlo6oit <PYHKUMM fCz) M JIlo6oit KPMBOit l Bbl-

 

IIOJIH.aeTC.a HepaBeHCTBO:

 

 

a) flfCz)ldz ~ 0;

6) f j2Cz)dz ~ O?

7.3.55.

I

 

I

BepHO JIM paBeHCTBO

 

j(hCz) + hCZ))2 dz = f /fCz) dz + 2 f hCz)hCz) dz + f /iCz) dz?

I I I I

§4. P~AbI1l0PAHA. Lil301lLilPOBAHHbiE OC06blE

TOYKLiI

~PSIiJOM JIopa'H,a Ha3blBaeTCH pH,lJ; BH,lJ;a

+00

 

 

L cn(z-zot = ...+

C-k

k +.. .+~+CO+C1(Z-ZO)+...+Cn(Z-zot+·.·,

n=-oo

(z - zo)

z - Zo

 

 

(4.1)

r,lJ;e Zo - <pHKcHpoBaHHaH TO'lKaKOMllJIeKcHoit llJIOCKOCTH C, a Cn ('1w3g}(jjuu,ue'H,m'bl.

pH,lJ;a JIopaHa) -

 

3a,lJ;aHHble KOMllJIeKCHble '1HCJIa.

 

 

$

PH,lJ; JIopaHa IIpe,lJ;CTaBJlHeT c060it CyMMy ,lJ;ByX PH,lJ;OB: pH,lJ;a

 

 

-1

 

(

 

)n

 

C 1

C-2

 

C- n

 

 

'"

Cn

Z - Zo

 

2 + ... + (

)n + ...

(4.2)

L..J

 

 

= -- +

(Z -

ZO)

 

n=-oo

 

 

 

 

Z - Zo

Z - Zo

 

 

H pH,lJ;a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+00

 

 

 

 

 

ZO) + C2(Z -

ZO)2 + ... + Cn(Z -

zot +....

 

L Cn(Z - zot = Co + C1(Z -

(4.3)

n=O

PH,lJ; JIopaHa Ha3blBaeTCH CXOORU!UMCR B HeKoTopoit TO'lKeZ E C, eCJlH B 9TOit TO'lKeCXO,lJ;HTCH o6a 9THX pH,lJ;a (T. e. pH,lJ;bl (4.2) H (4.3)), IIpH 9TOM cyMMa pH,lJ;a (4.1) no ollpe)1;eJIeHHIO paBHa cyMMe ,lJ;ByX CJlaraeMblX - CYMMbl pH,lJ;a (4.2) H CYMMbl PH,lJ;a

465

(0).
B HeKOTopOM KOJIbIJ;e 0 ~ B TO'lKeZOo

TeopeMa 7.3 (.nopaH). ECIlIil cl>YHK~lIIfI

J(z) aHallIllTIII'fHa B KOllb~e 0 ~ r <

< Iz - zol < R, TO B 3TOM KOllb~e OHa npeACTaBIilMa CXOAfI~IIIMCfI PflAOM nOpaHa

+00

 

J(z) = L

Cn(Z - zot,

n=-(X)

 

nplII'feM3TO npeACTaBlleHllle eAIIIHCTBeHHO; K03c1>cI>lII~lIIeHTbl Cn OAH03Ha'fHbIMo6pa30M OnpeAellfilOTCfI paBeHCTBaMIil

1

f

J(z)dz

Cn = 27ri

 

(z _ zo)n+1 ' r < p < R, n = 0, ±1, ±2, ...

Iz-zol=p

liHOr,ll;a pH,lI; JIopaHa, CXO,ll;Hm;~dI:cH K q,YHKIJ;HH J(z)

~ r < Iz - zol < R, Ha3blBaeTCH PH,lI;OM JIopaHa ,lI;JlH J(z)

ECJIH q,YHKIJ;HH J(z) aHaJIHTH'lHaB Kpyre Iz - zol < R, TO pa3JIOJKeHHe J(Z) B

pH,lI; JIopaHa B ::ITOM Kpyre rrpe,ll;CTaBJIHeT co6oit pa3JlOJKeHHe J(Z) B pH,lI;, Ha3blBaeMblit PH,lI;OM TeitJIopa - B ::ITOM pa3JIOJKeHHH OTCYTCTBYIOT CJIaraeMble, CO,ll;epJKam;He OTpHIJ;aTeJIbHble CTerreHH (Z - ZO):

+00

J(Z) = L Cn(Z - zot = Co + C1(Z - ZO) + C2(Z - ZO)2 + ... + Cn(Z - zot + ...

n=O

~IIycTb O,ll;H03Ha'lHaH q,YHKIJ;HH J(Z) aHaJIHTH'lHa B HeKoTopoit rrpOKOJIOTOit

OKpeCTHOCTH TO'lKH Zo i= 00 (T. e. B HeKOTOpOM KOJIbIJ;e 0 < Iz -

zol < R), HO

He aHaJIHTH'lHaB TO'lKeZOo B 9TOM CJIY'laeTO'lKaZo Ha3bIBaeTCH U30JlUpOaa'H'Hoit

oco6oit mO"l,1Coit (O,ll;H03Ha'lHOrOXapaKTepa) ,lI;JIH q,YHKIJ;HH J(z).

~

AHaJIOrH'lHO, 6eCKOHe'lHO Y,lI;aJIeHHaH TO'lKa(o603Ha'laeTCH3Ha'lKOM(0) Ha-

3blBaeTCH U30J1UpOaa'H'Hoit oco6oit mO"l,1Coit ,lI;JIH q,YHKIJ;HH J(z), eCJIH J(z) - O,ll;Ho-

3Ha'lHaHaHaJIHTH'leCKaHq,YHKIJ;HH B HeKOTopOM KOJIbIJ;e r < Iz - zol < +00 (zo -

HeKOTopaH TO'lKarrJIOCKOCTH C).

,n:aJIee B ::ITOM rraparpaq,e 6Y,lI;eM paCCMaTpHBaTb TOJIbKO O,ll;H03Ha'lHbleq,YHKIJ;HH.

~ rJlaa'Hoit "I,aCmb1O pH,lI;a JIopaHa B OKpeCTHOCTH H30JIHpOBaHHoit oco6oit TO'lKH (KOHe'lHoitHJIH 6eCKOHe'lHoit)Ha3blBaeTCH CYMMa Bcex Tex H TOJIbKO Tex 'lJIeHOB pH,lI;a JIopaHa, KOTopble CTpeMHTCH K 6eCKOHe'lHOCTHrrpH CTpeMJIeHHH z K oco6oit TO'lKe(T.e. pH,lI; (4.2) B CJIY'laeZo i= (0). IIpaauJlb'Hoit "I,aCmb1O pH,lI;a JIopaHa Ha3blBaeTCH cYMMa Bcex OCTaJIbHblX 'lJIeHOBpH,lI;a (T. e. pH,lI; (4.3) B CJIY'laeZo i=

TaKHM o6pa30M:

1) B oKpecTHocTH oco6oit TO'lKHZo i= 00:

-1

+00

J(z)= L Cn(Z-zot+Co+LCn(Z-Zoti

n=-(X)

n=l ..

rJIaBHaH ~aCTb

npaBHnbH&H ~acTb

466

(Zo -

2) B oKpecTHocTH 6eCKOHe'lHOY)J;aJIeHHoi!: oco6oi!: TO'lKH00:

-1

+00

J(z) = L cn(z -

zot + Co + L cn(z - zot;

n=-(X)

 

n=1

 

 

-----------

 

 

 

rJl8BHaB ~aCTb

(zo - HeKOTOpaH TO'lKanJIOCKOCTH C).

~IhoJIHpoBaHHaH oco6aH TO'lKaZo (KoHe'lHaHHJIH 6eCKOHe'lHaH)<PYHKIJ;HH J(z)

Ha3bIBaeTCH

 

1)

ycmpaH,UMoi1. oco6oi1. mo'l,'lCoi1., eCJIH cYIIJ;eCTByeT KOHe'lHbli!:npe)J;eJI lim

J(z);

 

Z~Zo

 

2)

nO.ll70COM, eCJIH lim J(z) = 00;

 

 

z-+zo

 

3)

cYUjecmt;leH,H,o oco6oi1. mo'l,'lCoi1., eCJIH npe)J;eJI lim J(z) He CYIIJ;eCTBYeT.

~

 

z--+zO

 

IhoJIHpoBaHHaH oco6aH TO'lKa(KOHe'lHaHHJIH 6eCKOHe'lHaH)HBJIHeTCH YCTpaHHMOi!: oco6oi!: TO'lKOi!:)J;JIH <PYHKIJ;HH J(z) Tor)J;a H TOJIbKO Tor)J;a, Kor)J;a rJIaBHaH '1acTbpH)J;a JIopaHa <PYHKIJ;HH J(z) B OKpeCTHOCTH oco6oi!: TO'lKHpaBHa HYJIIO (T.e. paBHbI HYJIIO Bce K09<P<PHIJ;HeHTbI Cn rJIaBHoi!: '1aCTH),T. e.:

1) )J;JIH oco6oi!: TO'lKHZo i= 00:

+00

J(z) = L cn(z - zot = Co + C1(Z - zo) + C2(Z - ZO)2 + ... ; n=O

2) )J;JIH 6eCKOHe'lHOY)J;aJIeHHoi!: oco6oi!: TO'lKH00:

 

 

o

 

 

 

 

J()

=

,,()n

C-1

C-2

2 + ...

Z

L...J

Cn Z-Zo

=Co+---+

(z - zo)

 

 

n=-oo

 

Z - Zo

 

HeKOTopaH TO'lKanJIOCKOCTH C).

M30JIHpOBaHHaH Oco6aH TO'lKaZo HBJIHeTCH YCTpaHHMoi!: oco6oi!: TO'lKOi!:)J;JIH <PYHKIJ;HH J(z) B TOM H TOJIbKO B TOM CJIY'Iae,Kor)J;a 9Ta <PYHKIJ;HH aHaJIHTH'IeCKaHH

OrpaHH'IeHHaHB HeKoTopoi!: npOKOJIOToi!: OKpeCTHOCTH TO'lKHZo (T. e. B HeKOTopOM KOJIbIJ;e 0 < Iz - zol < R).

M30JIHpOBaHHaH oco6aH TO'lKaHBJIHeTCH nOJIIOCOM <PYHKIJ;HH J(z) Tor)J;a H TOJIb-

KO Tor)J;a, Kor)J;a rJIaBHaH '1aCTbpH)J;a JIopaHa <PYHKIJ;HH J(z) B OKpeCTHOCTH 9TOi!: TO'lKHCO)J;ep)KHT KOHe'lHOe(OTJIH'IHOeOT HYJIH) '1HCJIOHeHYJIeBbIX 'lJIeHOB,T. e.:

1) )J;JIH oco6oi!: TO'lKHZo i= 00:

 

 

 

 

 

 

 

 

+00

 

 

)n

 

J ( Z)

= (

C-m

)m + (

C- m +1

C - 1" (

Z -

Zo

;

 

Zo

 

) -1 + ... + - _ - + L...J Cn

 

 

z -

z -

Zo m

Z Zo

n=O

 

 

 

 

2) )J;JIH 6eCKOHe'lHOY)J;aJIeHHoi!: oco6oi!: TO'lKH00:

 

 

 

 

 

-1

 

 

 

 

 

 

m

 

 

 

 

 

J(z) = L cn(z -

zot + Co + C1 (z -

zo)m-1 + cm(z - zo)m

zo) + ... C -1 (z -

n=-(X)

(Zo - HeKOTOpaH TO'lKanJIOCKOCTH C).

467

~qHCJIO m (HaH6oJIbllI3J'IH3 CTerreHeit CJlaraeMblX B rJIaBHoit '1aCTHpH.n;a JIopa-

Ha) Ha3blBaeTCH nopRf}7(;OM nO.II1Qca. ~

TO'lKaZo i= 00 HBJIHeTCH rrOJIIOCOM m-ro rropH.n;Ka (HJIH rropH.n;Ka m) q,YHKIJ;HH fez) Tor.n;a H TOJIbKO Tor.n;a, Kor.n;a <PYHKIJ;HH fez) rrpe.n;CTaBHMa B BH.n;e '1aCTHOro

<p(z) fez) = (Z - Zo )m'

r.n;e <PYHKIJ;HH <p(z) aHaJIHTH'IHaB TO'lKeZo, <p(zo) i= O.

ECJlH TO'lKaZo - rrOJIIOC rropH.n;Ka m <PYHKIJ;HH fez), TO zo- HYJIb KpaTHOCTH m <PYHKIJ;HH ftz). KpOMe Toro, TO'lKaZo- rrOJIIOC rropH.n;Ka m q,YHKIJ;HH fez), eCJIH

lim (z - zo)m fez) = C i= o.

z-+zo

BeCKOHe'lHOy.n;aJIeHH3J'ITO'lKa00 HBJIHeTCH rrOJIIOCOM m-ro rropH.n;Ka <PYHKIJ;HH fez) Tor.n;a H TOJIbKO Tor.n;a, Kor.n;a <PYHKIJ;HH fez) rrpe.n;CTaBHMa B BH.n;e rrpOH3Be.n;e- HHH

fez) = <p(z)(z - zo)m,

r.n;e <PYHKIJ;HH <p(z) aHaJIHTH'IHaB 6eCKOHe'lHOy.n;aJIeHHoit TO'lKe00, <pc00) i= O.

H30JIHpOBaHHaH oco6aH TO'lKaZo HBJlHeTCH cyw:eCTBeHHO oco6oit TO'lKOit<PYHKIJ;HH fez) TOr.n;a H TOJIbKO Tor.n;a, Kor.n;a maBHaH '1aCTbpH.n;a JIopaHa q,YHKIJ;HH fez) B OKpeCTHOCTH TO'lKHZo co.n;ep)l{HT 6eCKOHe'lHOe'1HCJIOHeHYJIeBbIX '1JIeHOBC OTpHIJ;a- TeJIbHblMH CTerreHHMH (z - zo) (.n;JIH oco6oit TO'lKHZo i= 00) HJIH C rrOJIO)l{HTeJIbHblMH CTerreHHMH (z - zo) ():\JlH 6eCKOHe'lHOy.n;aJIeHHoit TO'lKH00).

7.4.1.

RaitTH pa3JIO:>KeHHe <PYHKI.J;HH \ sin Z B P.HJ.I: JIopaHa

 

 

Z

 

a) B oco6oit TOqKe Zo = 0;

6) B oco6oit TOqKe 00.

 

YKa3aTb rJIaBHYIO H IIpaBHJIbHYIO qaCTH pH,ll;a Hero 06JIaCTb CXO-

 

,ll;HMOCTH.

 

a a) BOCIIOJIb3yeMcH H3BeCTHbiM pa3JIO:>KeHHeM <PYHKI.J;HH

 

00

(-l)n

 

sin Z = L

z2n+1

n=O (2n + I)!

B pH,ll; (TeitJIopa) B 06JIaCTH 0 ~ Izl < +00, T. e. BO Bceit KOMIIJIeKcHoit IIJIOCKOCTH C:

rJlaSHaB qaCTb

npaBHJlbHaH ..aCTb

06JIaCTb CXO,ll;HMOCTH pH,ll;a - BCH KOMIIJIeKCHaH IIJIOCKOCTb C 3a HCKJIIO'ieHHeM TOqKH z = 0, T. e. KOJIbI.J;O 0 < Izl < +00.

468

6) ,I1;ml pa3JIOlKeHHH B pH,ll. JIopaHa B 6eCKOHeqHO Y,ll.aJIeHHoit TOqKH C,ll.e-

JIaeM 3aMeHY t =

!

H 6Y,ll.eM HCKaTb pa3JIO)KeHHe B TOqKe to

= 0:

 

2

. 1

2 (1

-

1

1

1 1

-

... +

(_I)n

1

+ ...

)

t

sm t = t

t

3!

. t3

+ 51 . t5

(2n + I)!

. t2nH

 

 

 

 

 

 

 

=t_.!..l+l.l_ ... + (_1)n

._1_

 

 

 

 

 

 

3!

t

5!

t3

(2n + I)!

t2n- 1'

OTKY,ll.a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

\

sinz =

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z

 

 

 

 

 

 

 

 

z

 

 

......,.."

 

 

 

 

 

 

 

 

npaBH.nbHa:H qacTb

06JIaCTb CXO,ll.HMOCTH pH,ll.a- KOJIblJ;O 0 < Izl < +00.

KaK BH,ll.HM, B cJIyqae, KOr,ll.a pa3JIO)KeHHe B pH,ll. JIopaHa no CTeneHHM z

CXO,ll.HTCH B KOJIbue 0 < Izl < +00, OHO HBJIHeTCH O,ll.HOBpeMeHHo pa3JIO)KeHH-

eM H B TOqKe Zo = 0, H B TOqKe 00.

 

 

7.4.2.

HaitTH pa3JIO)KeHHe <PYHKUHH -13 B PH)]. JIopaHa no CTeneHHM

 

 

-z

 

 

 

(z-l) B OKpeCTHOCTH TOqKH Zo = 1. YKa3aTb rJIaBHYIO H npaBHJIb-

 

HYIO qaCTH pH,ll.a H era 06JIaCTb CXO,ll.HMOCTH.

 

Q CHaqaJIa BbI,ll.eJIHM Bblpa)KeHHe (z -

1) B 3HaMeHaTeJIe ,ll.p06H -13 :

 

 

 

 

-z

 

1 . 1

1

1

1

 

3 - z = 2 - (z - 1) = 2 (1 _ z; 1) =

2· 1 _ z; 1 .

Tenepb BOCnOJIb3yeMcH pa3JIO)KeHHeM ,ll.p06H

 

 

 

 

00

 

 

 

_1_ = "zn

 

(4.4)

 

l - z

~

 

 

n=O

B 6eCKOHeqHO y6bIBalOI.II.Y1O reOMeTpHqecKYIO nporpeccHIO co 3HaMeHaTeJIeM q = z B TOit 06JIaCTH, r,ll.e z - «MaJIO» (T. e. B OTKPbITOM Kpyre q = Izl < 1).

B CHJIY BbIlIIeCKa3aHHora, ,ll.P06b

1

1- z -1

2

rrpe,ll.CTaBHMa B BH,ll.e pH,ll.a JIopaHa, CXOMrn;erOCH B 06JIacTH, r,ll.e Iql = Iz ; 11

«MaJIO», T. e. B OTKPbITOM Kpyre Iz;

11 < 1, HJIH Iz -

11 < 2.

OTCIO,ll.a

 

 

 

1 z - 1

(z - l)n

~ (z - l)n

= 2 + ~ + ... +

2n +1 + ... = ~ 2n +1

,

...

 

' n=O

npaBH.nbHaH 1.faCTb

06JIacTb CXO,ll.HMOCTH - OTKPbITblit Kpyr Iz -

11 < 2.

 

469

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