习题03多值函数

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53.判断下列函数是单值的还是多值的:(1)1zz+−;(2)11lnz+;(3)cosz;(4)lnsinz;(5)coszz;(6)sinzz。明显(1)~(4)都是多值函数。用w±表示z的两个平方根,即zw=或w−。取zw=,则coscoszwwz=,取zw=−,则()coscoscoswz−==−−,即coszz为多值函数,同样可得,sinzz为单值函数。54.找出下列函数的枝点,并讨论z绕各个枝点移动一周回到原处函数值的变化。若同时绕两个,三个枝点,又会出现怎样的情况?(1)31z−;(2)21zz+−;(3)zazb−−;(4)11lnz+;(5)coszz;(6)324z−;(7)()231zz+;(8)()2ln1z+。(1)()2233311iiwzzzezeππ−⎛⎞⎛⎞=−=−−−⎜⎟⎜⎟⎝⎠⎝⎠,当z逆时针绕1点一圈(不包围23ieπ和23ieπ−)回到原处,因子1z−顺时针绕0点旋转π,另外两个因子23izeπ−和23izeπ−−不变,故w顺时针绕0点旋转π。当z逆时针绕23ieπ(或23ieπ−)点一圈(不包围另外两点)回到原处,w逆时针绕0点旋转π。所以1,23ieπ±为枝点。若z逆时针绕1和23ieπ两点一圈(不包围23ieπ−)回到原处,w不变,同样的,z逆时针绕任意两个枝点一圈(不包围另一个枝点)回到原处,w都不变。若z逆时针绕这三个枝点一圈回到原处,w顺时针绕0点旋转π,所以∞也是枝点。(2)枝点是1±;(3)枝点是a,b(z绕b逆时针一圈回到原处,因子1zb−顺时针绕0点旋转π);(4)枝点是0,∞;(5)枝点是0,∞;(6)枝点是±2,∞;(7)枝点是0,-1;(8)枝点是±i,∞;55.函数1wzz=+−,规定()21w=,是分别求当z沿着图中的1C和2C连续变化时()3w−之值。若规定2z=处()arg12zπ−=,则有()21w=。z沿1C连续变化到-3时,()arg13zπ−=,所以()3233432iweiπ−=−+=−−。沿2C有()332wi−=−+。56.规定函数32wzz=−在下图割线上岸的幅角为0,试求该函数在割线下岸3z=处的数值,又问,这个函数有几个单值分枝:求出在其他分枝中割线下岸3z=处的函数值。2z−在割线上岸幅角为0,下岸为2π,所以()2333iweπ=。有三个单值分枝。规定割线上岸幅角为2π,则下岸为4π,()4333iweπ=,规定割线上岸幅角为4π,则下岸为6π,()33w=。57.函数()()wzazb=−−的割线有多少种可能的做法?试在两种不同做法下讨论单值分枝的规定。设,ab为实数,且ab≠。,ab为枝点,连接,ab的任意线段都可作为割线,所以有无穷种做法。其中两种做法:(1)规定割线上岸()()argargzazbπ−+−=和3π可得两个单枝分枝。(2)可规定正实轴割线上岸()()argargzazb−+−分别为0,2π。58.规定函数222wzz=−+,()02w=。求当z由原点出发沿圆()12zi−+=逆时针方向通过x轴时的函数值。又当z回到原点时函数之值如何?()()4422iiwzezeππ−=−−。只要规定0z=时()43arg24izeππ−=−,()43arg24izeππ−−=就有()02w=。当z沿圆逆时针到达2z=时,()4arg24izeππ−=−,()4arg24izeππ−−=,所以()442222iiweeππ−=⋅=。当z回到原点时,()45arg24izeππ−=,()43arg24izeππ−−=,所以()543402222iiiweeeπππ=⋅==−。59.函数()2ln1wz=−,规定()00w=,试讨论当z分别限制在以下两图中变化时,()3w之值。(a)()()ln11wzz=−+⎡⎤⎣⎦。规定0z=时()arg10z−=,()arg10z+=就有()00w=。z从下半平面到达3z=时有()arg1zπ−=,()arg10z+=,所以()()03ln243ln2iiweeiππ=⋅=+。(b)z从上半平面到达3z=时有()arg1zπ−=−,()arg10z+=,所以()()03ln243ln2iiweeiππ−=⋅=−。60.函数()341wzz=−在割线上岸函数值与下岸函数值有何不同?割线如下图。若割线上岸上一点z由左边(曲线1C)绕到割线下岸同一处(记为z′),则z的辐角增加2π,即2izzeπ′=,1z−的辐角不变,即()11zz′−=−。所以()()33224411iiwzzzezweππ′′′=−=−=。若z由右边(曲线2C)绕到割线下岸同一处,则z的辐角不变,1z−的辐角减小2π,()323241iiwzzeweππ−−′⎡⎤=−=⎣⎦。61.规定0arg2zπ≤,求wz=在zi=处的导数值。()12wzz′=,()()24111222iiweeiππ−′==−。62.规定0z=处arctanzπ=,求在2z=处的导数值。割线做法如图。1arctanln2izzizi−=+,()21arctan1zz′=+,()21arctan5zz=′=。虽然导函数()fz′是单值函数,但它是在()fz的单值分枝中定义的,否则极限值()()000limzzfzfzzz→−−不定。63.证明:若函数()fz在区域G内解析,其模为一常数,则函数()fz本身也必为一常数。证:令()(),cossinixyfzAeAiAϕϕϕ==+,其中(),xyϕ为实函数。由于()fz解析,C-R方程为:sincosAAxyϕϕϕϕ∂∂−=∂∂,sincosAAyxϕϕϕϕ∂∂=∂∂。可由此解出0xϕ∂=∂,0yϕ∂=∂,即(),xyϕ为常数,所以()fz为常数。64.()()112ppzzfzz−−=,12p−。在实轴上沿0到1做割线,规定沿割线上岸()argarg10zz=−=,试计算()fi±。zi=时,arg2zπ=,()arg14zπ−=−,()()()121243124222ppiipipeefieiπππ−−−==。z从左边由割线上岸绕到zi=−,则3arg2zπ=,()arg14zπ−=,()51242pipfieπ−−−=。z从右边由割线上岸绕到zi=−,则arg2zπ=−,()7arg14zπ−=−,()51242pipfieπ−−−=。

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