数学物理方法姚端正CH1作业解答

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1数学物理方法CH1作业题解答P6习题1.11.用复变量表示:(1)上半平面;(2)左半平面解:(1)上半平面为:0Imz(2)左半平面为0Rez4.求下列复数的实部、虚部、模与辐角主值(3)3)3(-+i解:先将iz+=3记为指数形式,iz+=3=)26(2ppkie+则ieeezikiki81818122)62()26(333-====-+-+---ppppp其实部为0,虚部为81-,模为81,辐角主值为2p-6.计算下列数值:(2)5)3(i-解:先将iz-=3记为指数形式,iz-=3=)26(2ppkie+-,则)3(16)]65sin()65[cos(323232265)1065()26(555iieeezikiki+-=-+-====-+-+-ppppppp7.求解方程(1)013=-z解:13=z,则⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧--=+-======ieieeeeziikiki23212321113432032323pppp分别对应⎪⎩⎪⎨⎧===210kkk8.设流体在点iz21+=的流速为iiv-+=23,求其大小和方向.解:即求其模及辐角主值:2iiiiiiv+=+=++=-+=15555)2)(3(23,其模为2,其辐角主值为4argp=vP9习题1.22.画出下列关系所表示的z点的轨迹的图形并确定它是不是区域。(1)1Imz且2||z如图示阴影部分,不含边界线。满足区域的两个条件:(1)全由内点组成;(2)点集中任意两点可用全在点集中的折线连接;所以是区域。P15习题1.32.讨论下列函数的可微性和解析性(1)2zw=解:记iyxz+=,),(),(yxivyxuw+=;则xyiyxzw2)(222+-==w的实部22yxu-=,虚部xyv2=xxu2=∂∂,yyu2-=∂∂,yxv2=∂∂,xyv2=∂∂可见,w的实部和虚部有连续的一阶偏微商,且满足C-R条件,所以,2zw=在复平面可微,从而在复平面是解析的。(2)zzwRe=解:记iyxz+=,),(),(yxivyxuw+=;则ixyxzzw+==2Rew的实部2xu=,虚部xyv=3xxu2=∂∂,0=∂∂yu,yxv=∂∂,xyv=∂∂可见,w的实部和虚部有连续的一阶偏微商,但仅在0=z点满足C-R条件,所以,它仅在0=z点是可微的,但是在0=z点并不解析(因为在0=z点的邻域并不满足C-R条件);并且在全平面均是不解析的。3.已知解析函数的实部或虚部,求解析函数。(1)xyyxu+-=22,iif+-=1)(解:采用不定积分法:)(ygdxxvv+∂∂=∫①而由C-R条件,xyyuxv-=∂∂-=∂∂2②所以)(212)()2(2ygxxyygdxxyv+-=+-=∫③再将v对y求偏导:一方面,由C-R条件,yxxuyv+=∂∂=∂∂2,④另一方面,由③式得:dydgxyv+=∂∂2⑤由④⑤两式得ydydg=所以cyg+=221所以cyxxyv++-=2221212⑥再由已知iif+-=1)(,即当1,0==yx时,1=v,代入⑥式得21=c所以,212121222++-=yxxyv⑦则=)(zfixyyx++-22)2121212(22++-yxxyizi21)211(2+-=⑧(2)yxu)1(2-=,if-=)2(4解:采用不定积分法:)(ygdxxvv+∂∂=∫①而由C-R条件,22+-=∂∂-=∂∂xyuxv②所以)(2)()22(2ygxxygdxxv+-=+-=∫③再将v对y求偏导:一方面,由C-R条件,yxuyv2=∂∂=∂∂,④另一方面,由③式得:dydgyv=∂∂⑤由④⑤两式得ydydg2=所以cyg+=2所以cyxxv++-=222⑥再由已知if-=)2(,即当0,2==yx时,1-=v,代入⑥式得1-=c所以,1222-+-=yxxv⑦则=)(zfiyx+-)1(2)12(22-+-yxx2)1(zi--=⑧P22习题1.46.(2)解方程:31iez+=解:先将ze写成指数的形式:)23(2ppkizee+=则)23(2ln2ln]2[)23()23(ppppppkiLneeLnzkiki++=+==++...)2,1,0(±±=k7.判断下列函数是单值的还是多值的,若是多值的,是几值?其支点是什么?(1)1-+zz(6)zzcos5解:(1)因为z是单值函数,而1-z是2值的,支点是1,∞所以,函数1++zz是2值的,支点是1,∞(6)22arg||pkziezz+=,记它的两个单值分支为⎪⎩⎪⎨⎧-=-===+12arg)2arg(22arg1||||||wezezwezwzizizip则⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧-=--==11112211)cos()cos(coscoscos所以,zzcos是2值的函数,支点与z的支点相同,是0和∞.8.设3zw=确定在沿负实轴割破了的z平面上,并且iiw-=)(,求)(iw-.解:根据已知,可设定pp≤-zarg32arg33||pkziezzw+==)2,1,0(=k,是3值函数,它的三个单值分支为:⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧≤+==≤+==≤==++353)4(arg,||33)2(arg,||33-3arg,||333)4(arg33223)2(arg32113arg31pfppfpfppfpfpfpp,其变化范围为其辐角记为,其变化范围为其辐角记为,其变化范围为其辐角记为zezwzezwzezwzizizi已知iiw-=)(,即iz=时,)22(ppkieiw+-=-=,w的幅角为ppk22+-,其中只有辐角23p在上述1w,2w,2w限定的范围内,它是在分支3)4(arg33||p+=ziezw的辐角范围内,所以,我们应在分支3w中求解)(iw-.当iz-=时,2argp-=z,这时,=-)(3iw)2123()6sin6(cos6673)4(argiieeeiizi+-=+-=-==+ppppp610.(4)计算:)1(iLn+解:)24(2ln]2[)1()24(ppppkieLniLnki++==++...)2,1,0(±±=k

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