Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Специальные главы математического анализа сборник задач. Учебное пособие.pdf
Скачиваний:
0
Добавлен:
11.08.2026
Размер:
650 Кб
Скачать

30. Вычислить интегралы:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a) |zR|=1 zαdz, ãäå α C è 1α = 1;

 

 

 

 

 

 

 

 

R

 

 

 

,

 

4

 

 

 

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dz

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b) C

4

z3

, C верхняя полуокружность, |z| = 1, z1 = 1,

z2 = −1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 = −1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

 

 

 

 

 

dz

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2, z2 = 2,

 

 

 

c)

dz

 

 

 

 

 

 

 

, C : y = x3

4x, z1 =

 

1 = i;

 

C

 

 

z + 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

, C прямая,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R pi,

 

3 − z

 

 

 

 

 

 

+ i

 

 

 

 

 

,

 

 

 

3

;

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 = dz

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

z

 

 

 

 

 

1 z

 

 

 

 

= 1

 

1 + i

 

3 =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

, C прямая, z1 = −7, z2 = 3 + 2i, 3

 

= 2;

e)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

1 − z

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y2

 

 

 

 

 

R

 

 

arctg z

 

dz, C линия x2

 

 

 

 

 

 

f)

 

 

 

 

 

 

 

+

 

= 1 îò z1 = 1 äî z2 = −1,

 

 

1 + z2

 

 

4

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

arctg 1 =

 

π;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

z1

= 1 äî z2 = i, Ln 1 = 2πi.

 

 

 

R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

g) C zLn zdz, C часть окружности, |z| = 1 в четв¼ртой

четверти от

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.Функциональные ряды в комплексной области

31.Исследовать на сходимость ряды:

 

cos in

n sin in

cos in2

ei2n

 

P

 

 

 

 

 

P

 

 

 

 

 

P

 

 

 

 

 

 

 

P

n

 

 

 

 

a) n=1

2n

; b) n=1

 

3n

 

; c) n=1

 

5n2

; d) n=1

n

;

 

 

eiπ/n

 

sh i

 

 

 

ln n

 

 

ch (iπ/n)

 

n

 

 

 

 

P

 

 

 

 

P

 

 

 

 

 

P

 

 

 

 

 

 

 

P

 

 

 

 

 

e) n=1

 

n

;

f) n=1

 

sin in

;

g) n=1

sh in

;

 

h) n=1

nln n .

 

32. Найти радиусы сходимости степенных рядов:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

 

πi

zn;

 

.

a) n=1 einzn; b)

n=1 ch nzn; c)

n=1 cosn

 

n

d) n=1 cos in zn

 

P

 

 

 

 

 

P

 

 

 

 

 

P

 

 

 

 

 

 

 

 

P

 

9

33.Разложить заданные функции в ряд Тейлора, используя табличные разложения, и найти радиусы сходимости получен-

ных рядов:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

по степеням 2z − 1;

a) sin(2z + 1) по степеням z + 1;

b) ez

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z + 1

 

 

 

 

 

 

c)

 

 

 

по степеням z + 2;

d)

 

 

 

 

 

 

 

по степеням z;

 

1

 

 

2

 

 

 

 

3z +iz

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z

 

 

+ 4z − 5

 

 

 

e) cos2

 

 

по степеням z;

 

f) ln(2 − z) по степеням z.

2

 

 

34. Найти области сходимости функциональнûх рядов:

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

(

 

 

+ i2)n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

P

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1

 

(1 − i)nzn ;

n

n=1

1

 

zn

;

 

 

 

 

 

(z + 1 i)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

n=1

 

n + i

 

;

 

n=1

n

 

 

 

 

 

 

 

 

c)

 

 

 

 

 

d)

 

 

 

 

 

 

+ in (z + 1 + i)n

 

 

P

 

3n

 

 

 

 

 

 

P

2

 

 

 

 

z

 

n

 

e) n=1 n2(z − i)n ;

 

 

 

f) n=1

z

+ n=0

4

;

 

 

P

 

 

 

1

 

 

 

 

P

 

 

 

 

 

 

Pn

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

P

 

 

 

 

 

 

 

 

P

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

nn(z

2 + i)n +

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

g)

 

 

 

 

(1 + in)(z − 2 + i)

 

 

 

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

35. Найти множество точек z, в которых сходятся следующие ряды Лорана:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

zn

 

 

 

 

a)

P

2−|n|zn;

b)

P

 

 

;

 

3n + 1

 

c)

 

 

 

, (α > 0); d)

2−n (z + 1)n

 

 

n=−∞

 

 

 

n

 

n=−∞

 

 

 

 

 

 

 

(z

 

1)

 

 

 

 

 

2

 

 

 

;

e)

P

 

 

 

f)

P

 

zn

 

 

;

 

(z − a)2n

 

 

 

 

 

n=−∞

ch αn

 

 

 

 

 

n=−∞

 

 

 

 

 

 

g)

P

 

 

 

 

 

 

h)

P

 

 

 

 

 

 

2−n

zn

 

;

 

 

2nzn

 

 

 

 

 

n=−∞ 2−n3+1 ;

 

n=−∞ n2 + 1

 

 

 

2

 

3

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

P

 

 

 

 

 

 

 

 

P

 

 

 

 

 

 

 

n=−∞

 

 

 

 

 

 

 

 

n=−∞

 

 

 

 

 

 

36.Разложить функции в ряд Лорана в окрестности точки z0 = 0:

a)

sin z

 

b) z4 cos 1

c)

1 − cos z

 

d)

1 + cos z

 

z2 ;

z2

 

z4

 

 

z ;

 

;

 

.

10

37. Разложить функции в указанных кольцах в ряд Лорана:

a)

1

 

,

 

1) 2 < |z| < 3,

2) 3 < |z| < ∞;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(z − 2)(z − 3)

 

 

 

 

 

b)

1

, 1) 0 < |z| < 1, 2) 1 < |z| < ∞;

 

 

 

 

z2 + z

 

 

 

 

c)

2z + 3

,

 

1) 1 < |z| < 2, 2) |z| > 2;

 

 

 

 

z2 + 3z + 2

 

 

 

 

 

d)

 

z2 − z + 3

,

 

1)

z

|

< 1, 2) 1 < z

|

< 2, 3) 2 < z

|

<

.

 

 

z3 − 3z + 2

 

|

 

|

|

 

 

5.Особые точки функций комплексного переменного. Вычеты

38.Найти нули функций и определить их порядок:

a) f(z) = z4 + 4z2;

b) f(z) =

sin z

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sh2z

 

 

 

 

z

 

 

 

 

 

 

c) f(z) =

d) f(z) = z2 sin z;

 

 

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z

 

 

 

(1 − sh z)2

 

 

 

 

e) f(z) = 1 + ch z;

f) f(z) =

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z

 

 

 

 

f) f(z) = (z + πi)sh z;

g) f(z) = (z2 + π2)(1 + e−z).

39. Найти порядок нуля z0 = 0 для функций:

 

 

 

 

a) f(z) = esin z − etg z;

b) f(z) =

 

 

 

 

 

 

z6

 

 

 

 

 

z

2

 

z

2 ;

 

 

 

 

 

 

 

− sin

 

.

 

 

z3

2

 

2

 

c) f(z) =

 

; d) f(z) = 2(ch z − 1) − z2

1 + z − ez

11

40.Найти конечные особые точки и определить их характер для функций:

a) f(z) = c) f(z) = e) f(z) = g) f(z) =

1

1 − sin z; z

z5 + 2z4 + z3 ;

e−(1/z2);

z3 − 1

(z3 + 1)(z3 + i);

b) f(z) = d) f(z) = f) f(z) = h) f(z) =

1 − cos z

z2

;

 

 

1

 

1

 

 

 

+

 

;

e−z − 1

z2

1

chz; z2 + i

(ez − i)(ez − 1).

41. Определить характер указанных особых точек:

a) f(z) =

1 + cos z

, z0

= π; b) f(x) =

z2 − 3z + 2

, z0 = 1;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z −2

π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z2 − 2z + 1

 

 

1

 

 

 

c) f(z) =

 

z

− 1

 

, z

 

= 0, z

 

=

1; d) f(z) = z sh

, z

 

= 0.

 

 

 

 

 

0

1

z

0

z6 + 2z5 + z4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

42. Найти вычеты в особых точках функций:

 

 

 

 

 

 

 

 

a) f(z) =

 

 

4tg z

 

; b) f(z) =

 

 

 

 

 

z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4z

2

− πz

 

 

 

 

 

3(z

2)2 ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(z + 1) iz

 

 

 

 

 

 

 

 

c) f(z) =

 

1 − cos z

 

; d) f(z) =

 

 

 

 

e

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

(z2 − 1)(z + 3)

 

 

 

 

 

 

 

z3(z − 3)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

43. Найти вычеты функций в бесконечно удал¼нных особых

точках:

z4 + z3 − z2 + 4

 

 

 

4z + 3

 

ez

 

a) f(z) =

 

b) f(z) =

c) f(z) =

 

 

 

 

 

z3

;

z5 ;

z2 ;

 

 

 

 

d) f(z) = sin2 1; e) f(z) = z4ez2 .

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

z

44. Найти значения интегралов с помощью вычетов (все конту-

ры обходятся против часовой стрелки):

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

eiz

 

 

 

sin iz

 

 

 

 

dz

 

a)

z =2

 

 

 

dz;

b)

z =2

 

 

dz;

c)

 

 

 

 

 

;

z2 + 1

z2 − 4z + 3

z =4 (z2

+ 9)(z + 6)

|

H|

cos z

|

H|

zsh z

|

H|

zdz

 

d) |zH|=1

 

dz;

e) |zH|=2

 

dz; f) |z−H3|=6

 

 

;

z3

(z2 − 1)2

(z − 2)3(z + 4)

12

g)

 

 

 

ezdz

 

; h)

 

 

 

 

 

 

 

ez2 − 1

dz;

i)

 

 

 

sin πz

dz;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z =2 z3(z + 1)

 

 

z

 

i

=3 z3

iz2

 

z =

 

 

z2

z

 

 

 

 

 

|

 

H|

 

 

 

 

 

 

|

 

− |

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

z

 

2H

 

 

2

 

 

 

| |

| |H

 

 

 

 

H

 

 

x

 

 

 

y

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

j)

 

 

cos(z/2)

dz, C :

 

+

 

= 1;

k)

(z + 1)e1/zdz;

C

 

z2 4

 

 

 

 

 

 

9

 

 

4

 

 

 

z =1/3

 

 

 

 

 

 

 

l) |zH|=2 z2 cos

 

dz.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z + 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

45.Найти значения интегралов с помощью вычетов в бесконеч- но удал¼нной особой точке (все контуры обходятся против

часовой стрелки):

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z5dz

 

 

 

 

 

 

 

 

z

+ 1

 

 

 

 

 

 

 

dz

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a) |zH|=2

 

 

 

dz;25 b) |zH|=2

 

 

;

c) |zH|=2

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

z

 

 

1 + z6

1 + z6

 

 

 

z11

d) |zH|=4

 

z

dz; e) |zH|=3

 

z

dz; f)

|zH|=2

 

dz;

(z2 + 4)4(z3 − 2)6

1 + z12

1 + z12

 

 

 

1000z + 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

g) |zH|=2

 

 

dz;

h) |zH|=1 z2 sin

 

dz.

 

 

 

 

 

1 + z1224

z

 

 

 

 

 

46. Вычислить несобственные интегралы:

 

 

 

 

 

 

x2 + 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xdx

 

 

 

 

 

a)

 

 

 

 

 

dx;

 

 

 

 

b)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(x2 + 4x + 13)2 ;

 

0

x4 + 1

 

 

 

 

 

−∞

 

R

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

R

x2 + 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c) R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d)

R

dx;

 

 

 

 

 

 

(x2 + a2)2(x2 + b2)2 ;

 

 

 

 

 

 

 

 

−∞

 

 

0

x6

+ 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

e)

 

 

 

xdx

 

 

 

 

f)

 

 

 

 

 

 

dx

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−∞

x4 + 8x2 + 16

 

 

 

 

0

x4

+ 8x2 + 16

 

 

 

 

 

R

 

 

x sin xdx

 

 

 

 

 

 

 

 

R

 

 

x2 cos x

 

 

 

 

 

 

 

 

g)

R

 

;

 

 

 

 

h)

R

 

 

dx;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−∞

x2 + 4x + 20

 

 

 

 

 

 

0

(x2 + 1)2

 

 

 

 

 

 

R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i)

 

x cos xdx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−∞

x2

 

2x + 10

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

13

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]