Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Сборник заданий по математике для студентов второго курса инженерно-технических специальностей.pdf
Скачиваний:
0
Добавлен:
29.11.2025
Размер:
1.3 Mб
Скачать

а. ez dz, l = {(x, y)

 

y = x3 , 1 x 2}.

 

 

 

 

 

l

 

 

z = t 2 +it,

1 t

3

 

б. sin zdz, l

 

 

= z

 

.

l

 

 

 

2

2

 

 

в. z2 cos zdz,

l – отрезок прямой от точки z0 = i до точки z1 =1.

l

 

 

 

 

 

 

 

 

15.3. Вычислить интегралы, применив теорему Коши интегральную формулу Коши, или формулу, получаемую дифференцированием интегральной формулы Коши (обход контуров – против часовой стрелки):

а.

в.

д.

ж.

z2 dz ; z =4 z 2i

e2z dz ; z =1 z − πi

 

 

 

 

 

 

 

dz

z

 

=3

 

dz .

z2 + 2z

 

 

 

 

 

 

 

sin z sin(z 1)dz .

 

z

 

=2

z2 z

 

 

б.

г.

е.

з.

z2 dz . z =4 z 2i

 

 

 

 

=1

e2z

 

dz .

 

 

z

 

z − πi

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sh π

(z +i)

 

 

z

2

 

dz .

 

z2

2z

 

 

=1

 

z +i

 

 

sin z

dz .

 

=1

(z + i)3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Домашнее задание

15.4.

 

z

 

zdz,

l – верхняя полуокружность

 

z

 

=1 с обходом про-

 

 

 

 

 

l

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

тив часовой стрелки.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z

 

 

 

 

 

 

 

π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15.5.

 

 

 

 

 

dz,

l = z

 

 

z

=1, 0 arg z

 

.

l z

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15.6. (sin z + z5 )dz,

 

l – ломаная, соединяющая точки z1 =1 и

 

l

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z0 = 0,

z2 = 2i .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

42

Выполнить действия согласно п. 15.3.

15.7 а.

 

 

 

 

 

 

dz

 

 

;

б.

 

 

 

dz

 

;

 

 

 

 

 

 

 

1 1+ z2

1+ z2

 

 

 

 

 

 

 

z

 

 

=

 

 

zi

 

=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в.

 

 

 

 

dz

 

.

 

 

 

15.8.

 

 

 

 

 

 

 

 

z

 

dz.

1+ z

2

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

2

 

z+i

 

=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z

 

=4 z − π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15.9.

 

 

 

 

z2

+

1

dz.

15.10.

 

 

 

sh2 z

dz.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

=1 z

2

1

 

 

 

 

z

 

 

 

 

z1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z

=1

 

 

 

 

Ответы

15.1.а. 23 + 2i. б 301 13 i.в. 2. г. 514 345635 i.

15.2.а. e(ecos8 cos1)+ ie(esin8 sin1).

 

1

 

1

 

9

 

3

 

9

 

3

 

 

 

1

 

1

 

 

 

б. cos

 

ch

 

cos

 

ch

 

+i sin

 

Sh

 

 

sin

 

Sh

 

.

 

 

 

4

 

2

 

4

 

2

 

4

 

2

 

 

 

4

 

2

 

 

 

в. (2cos1sin1)+i(3Sh12ch1). 15.3. а.

0. б.

8π i.

в. 2πi.

г 0.

д. 0. е. π.

ж. 0.

з. − πSh1. 15.4.

πi .

15.5.

1+i

. 15.6.

ch2

29 .

 

15.7. а. 0; б. π; в. − π. 15.8. 0. 15.9.

 

 

 

 

3

 

 

 

 

3

2πi . 15.10. 2πi .

 

 

 

 

З а н я т и е 1 6

Ряды Тейлора и Лорана

Аудиторная работа

16.1. Используя разложение основных элементарных функций, разложить функции в ряд по степеням z и указать область сходимости полученных рядов:

а. ez

2

.

 

б. sin2 z .

 

 

 

 

 

в.

 

 

z

.

 

 

 

 

 

 

 

4

+ z2

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

sin 2z cos2z .

г.

 

 

 

.

д.

ln z +

1

+ z

 

.

е.

1+ z 2z2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

43

16.2. Разложить функции в ряд по степеням z z0 и определить области сходимости полученных рядов:

а.

z3 2z2 5z 2, z0 = −4.

б.

 

 

1

, z0 = 2.

1z

 

1

 

 

1

 

в.

, z0 = 3i.

г.

 

 

 

, z0 = 3.

1z

 

z

2

6z +5

 

 

 

 

 

16.3. Найти область сходимости указанных рядов:

а. (1)n (n +1)(n + 2)zn.

б. n(z +1)n.

n=0

n=1

в. (z 3)n .

n=0 n +1

16.4. Разложить данную функцию в ряд Лорана в проколотой окрестности точки z0 :

а. (z +z1)3 , z0 = −1. г. ezz , z0 = 0.

ж. z(z11), z0 =1.

б. cosz3 z , z0 = 0.

д. z 2 cos 1z , z0 = 0.

з. (z 21)(z +3), z0 = 2.

в. sin z 1 2 , z0 = 2.

1

е. z3e z , z0 = 0.

Домашнее задание

Выполнить действия согласно п. 16.2.

 

 

 

 

 

 

 

 

z

 

 

 

16.5. 3 27 z , z0 = 0.

16.6.

 

 

,

z0 = 0.

 

3 +

4z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16.7. ln(5z +3), z0 =1.

16.8.

 

 

 

1

 

 

, z0 = −4.

 

z

2

+3z

+ 2

Выполнить действия согласно п. 16.3.

 

 

 

 

 

 

 

(z 1)n

 

 

 

 

 

 

 

n

16.9.

 

 

.

16.10. n !(z i) .

 

 

n=1 n2 2n

 

 

 

n=1

 

 

 

44

1

16.11. z2e z , z0 = 0.

16.12. Разложить в ряд Лорана по степеням z функцию f (z)= (z 1)(1z 2) в кольце 1< z < 2.

Ответы

 

 

n

 

z2n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16.1. а.

(1)

 

 

 

;

 

 

 

z

< +∞.

 

 

б.

 

n!

n=0

z2n+1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в. (1)

 

 

 

;

z

< 2.

 

 

 

 

г.

4n+1

 

 

 

n=0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

д. z + (1)n

(2n 1)!

 

z2n+1

;

 

z

 

<1.

 

 

 

2n n! 2n +1

n=1

 

 

 

 

 

 

1

n+1

(2z)2n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 n=1(1)

 

;

z

 

 

< +∞.

(2n)!

 

 

 

 

 

 

 

(1

+ (1)n 2n+1 )zn ,

 

z

 

<

1 .

 

 

n=0

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

е. (1)n

 

 

24n+1

 

z2n+1;

 

z

 

< +∞.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(2n +1)!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16.2. а. 78 + 59(z + 4)14(z + 4)2 + (z + 4)3.

 

 

а.

 

(1)n+1(z 2)n ;

 

z 2

 

<1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=0

(z 3i)n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;

 

z 3i

<

1 3i

=

 

10.

 

 

 

(1

 

 

 

3i)n+1

 

 

 

 

 

n=0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(z

3)2k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;

 

 

z 3

< 2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4k +1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k =0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16.3. а.

 

 

 

z

 

<1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z +1

 

<1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в.

 

z 3

 

<1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16.4. а.

1

1

, z ≠ −1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(z +1)2

(z +1)3

 

 

 

 

 

 

 

 

n z2n3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б.

(1)

 

 

 

 

 

; 0 <

z

< +∞.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(2n)!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1)n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

; 0 <

z 2

< +∞.

 

 

 

(2n +1)!(z 2)n+1

 

 

 

 

n=0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

45

 

 

zn

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г.

 

 

 

;

 

0 <

z

< +∞.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=0 n!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

22n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

д.

(1)

 

 

 

 

 

 

 

 

; 0 <

z

< +∞.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(2n)!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z3n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

е.

 

 

 

 

 

 

;

 

0 <

z

< +∞.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=0 n!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ж.

 

1

 

(1)n (z 1)n , если 0 <

 

z 1

 

<1,

 

 

 

 

z 1

 

 

 

 

n=0

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и

(1)n+1

 

 

 

 

 

 

 

,

если 1 <

 

z 1

 

< +∞.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(z 1)n+1

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

2 n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

1

 

n

z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

з.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1)

 

 

 

 

 

,

если 0 <

z 2

 

5(z 2)

 

 

 

25 n=0

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и

(1)n

 

 

5n

 

 

 

 

, если

 

z 2

 

> 5.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(z 2)n+2

 

 

n=0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

 

 

2 5

8...(3n 4)

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16.5.

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z

 

 

,

z

< 27.

27

n !34n1

 

 

 

 

 

 

 

 

n=2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16.6. (1)n

4n zn+1

 

,

 

z

 

<

3

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3n+1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16.7. 3ln 2 + (1)n+1 5n (z 1)n

 

 

,

 

z 1

 

<

8 .

 

 

 

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

n 8n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16.8. (2n1 3n1 )(z + 4)n , z + 4 < 2.

n=0

16.9. z 1 2.

16.10. Расходится во всех точках, кроме точки

 

 

1

 

 

 

 

 

 

16.11.

 

 

 

, 0 <

z

< +∞.

 

! zn2

 

n=0n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

zn

1

 

16.12.

 

 

 

 

 

 

.

 

n=0

2n+1

n=0 zn+1

 

< 5,

z0 = i.

46

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]