ТФКП в задачах - Колесникова (1188232), страница 2
Текст из файла (страница 2)
¡®§ 稬 ¨å ¤«ï 㤮¡á⢠¡ãª¢ ¬¨ ϕ1 ¨ϕ2 ᮮ⢥âá⢥®. ®£¤ z1 z2 = r1 (cos ϕ1 + i sin ϕ1 )r2 (cos ϕ2 + i sin ϕ2 ) == r1 r2 (cos(ϕ1 + ϕ2 ) + i sin(ϕ1 + ϕ2 )) = r1 r2 ei(ϕ1 +ϕ2 ) .8® ®¯à¥¤¥«¥¨î à ¢¥á⢠ª®¬¯«¥ªáëå ç¨á¥«, § ¯¨á ëå ¢ âਣ®®¬¥âà¨ç¥áª®© ä®à¬¥, ¨¬¥¥¬:|z1 z2 | = |z1 | |z2 |,arg z1 z2 = ϕ1 + ϕ2 + 2πm, m ∈ Z.(1.2)âáî¤ , ¢ ç áâ®áâ¨, á«¥¤ã¥â, çâ®arg z 2 = 2 arg z + 2πm, m ∈ Z,arg z n = n arg z + 2πm, m ∈ Z.(1.3)ç¥ì ¢ ¦® ¢ ¤ «ì¥©è¥¬ ãç¨âë¢ âì, çâ®, ¢®®¡é¥ £®¢®àï,arg z 2 6= 2 arg z,arg z n 6= n arg z.(1.4) ¯à¨¬¥à, (−1)2 = 1 ⇐⇒ (eπi )2 = ei·0 ⇒ 2πi 6= 0, (−1)(1) == −1 ⇐⇒ (e−3πi )e2πi = eπi ⇒ −iπ 6= iπ ¨ â. ¤.¥à¨®¤ 2𠨪 ª ¥ ¢«¨ï¥â 宦¤¥¨¥ § ç¥¨ï ¯à®¨§¢¥¤¥¨ï ¨«¨ á⥯¥¨ ª®¬¯«¥ªáëå ç¨á¥«: rn einϕ ≡ rn ein(ϕ+2πk) .® â®, çâ®arg z 2 6= 2 arg z,arg z n 6= n arg z,áâ ®¢¨âáï áãé¥á⢥ë¬â®£¤ , ª®£¤ ¡ã¤¥¬ à¥è âì ãà ¢¥¨¥ z n = a ¨«¨ ez = b, ¨«¨à áᬠâਢ âì ¬®£®§ çë¥ äãªæ¨¨.¬¥ï ᪫ ¤ë¢ âì ¨ ¢ëç¨â âì ª®¬¯«¥ªáë¥ ç¨á« , 室¨â쮡à âë¥ ¨ ¢ëç¨á«ïâì á⥯¥¨, ᬮ¦¥¬ ¢ëç¨á«¨âì ¨ § 票¥Pn (z)¤à®¡¨ f (z) = Q.n (z)¥¯¥àì ¯®¯à®¡ã¥¬ à¥è¨âì ãà ¢¥¨¥ z n = a. ¬¥â¨¬, çâ® ¢ 誮«ì®¬ ªãàᥠ¥áâì ¥ª®â®àë¥ ¯à®¡«¥¬ë,á¢ï§ ë¥ á ª®àﬨ çñ⮩ ¨ ¥çñ⮩ á⥯¥¨ ¨§ ç¨á« ¨à 樮 «ì®© á⥯¥ìî ç¨á« .®à¥¬ á⥯¥¨ n ¨§ ç¨á« a §ë¢ ¥âáï ç¨á«®, ¯®á«¥ ¢®§¢¥¤¥¨ï ª®â®à®£® ¢ á⥯¥ì n ¯®«ãç¨âáï § ¤ ®¥ ç¨á«® a.
¤¨®£® ®¡®§ ç¥¨ï ¤«ï ª®àï á⥯¥¨ n ¨§ ç¨á« a ¢ 誮«ì®¬ªãàᥠ¥ áãé¥áâ¢ã¥â.®á«¥ à áᬮâà¥¨ï £à 䨪®¢ äãªæ¨© y = x2n ¨ y = x2n+1¢ëïáï¥âáï, çâ® ãà ¢¥¨¥ x2n = a√, a > 0 ¨¬¥¥â√¤¢ à¥è¥¨ï,ª®â®àë¥ ®¡®§ ç îâáï ª ª x1 = 2n a, x2 = − 2n a; ãà ¢¥¨¥9x2n+1 = a, a ∈ R ¨¬¥¥â√ç ¥âáï ª ª x = 2n+1 a.¥¤¨á⢥®¥ à¥è¥¨¥,ª®â®à®¥ ®¡®§ √ਠí⮬ x1 = 2n a §ë¢ ¥âáï√ ª®à¥¬çñ⮩ á⥯¥¨ ¨§ ¥®âà¨æ ⥫쮣® ç¨á« a, x = 2n+1 a §ë¢ ¥âáï ª®à¥¬ ¥çñ⮩ á⥯¥¨ ¨§ ¤¥©á⢨⥫쮣® ç¨á« a. ⥬ ¢¢®¤¨âáï ¯®ï⨥ à¨ä¬¥â¨ç¥áª®£® ª®à﨧 ¤¥©á⢨√n⥫쮣® ç¨á« a, ª®â®à®¥ ®¡®§ ç ¥âáï ª ª a, a > 0, ¨, ª®¥æ,¢¢®¤¨âáïà æ¨® «ì ï á⥯¥ì ¥®âà¨æ ⥫쮣® ç¨á« √mn mna = a , a > 0, n ∈ N, m ∈ Z (§¤¥áì 㦥 a > 0, â. ª.
m ¬®¦¥â¡ëâì ®âà¨æ ⥫ìë¬). âáî¤ á«¥¤ã¥â, çâ®√12na = a 2n , a > 0,(1.5)â. ª. ¨ «¥¢ ï, ¨ ¯à ¢ ï ç á⨠¨¬¥îâ ®¤ã ¨ âã ¦¥ ®¡« áâì1√®¯à¥¤¥«¥¨ï, 2n+1 a, ¢®®¡é¥ £®¢®àï, ¥ à ¢¥ a 2n+1 :√12n+1a = a 2n+1 , a > 0,(1.6)®√12n+1a 6= a 2n+1 , a < 0,(1.7)â. ª. ¢ í⮬ á«ãç ¥ «¥¢ ï ¨ ¯à ¢ ï ç á⨠¨¬¥îâ à §ë¥ ®¡« á⨮¯à¥¤¥«¥¨ï. ª ç⮠誮«ì¨ªã ¥áâì £¤¥ § ¯ãâ âìáï! ®â«¨ç¨¥ ®â äãªæ¨¨ ¤¥©á⢨⥫쮣® ¯¥à¥¬¥®£®, £à 䨪 ª®â®à®© ¬ë áâந¬ ¢ ¯«®áª®áâ¨, äãªæ¨ï ª®¬¯«¥ªá®£®¯¥à¥¬¥®£® f (z) = u(x, y) + iv(x, y) § ¤ ñâ ®â®¡à ¦¥¨¥ ¥ª®â®à®£® ¬®¦¥á⢠¯«®áª®á⨠¢ ¬®¦¥á⢮ ⮩ ¦¥ ¯«®áª®áâ¨.⮠㦥 ¡®«¥¥ á«®¦ ï § ¤ ç , ¥ñ ¬ë ¡ã¤¥¬ à áᬠâਢ âì ¢âà¥â쥩 £« ¢¥.¥©ç á ¯®¯à®¡ã¥¬ à¥è¨âì ãà ¢¥¨ï z n = a, ez = b, a.b ∈ C. ᫨ à¥è ¥¬ ãà ¢¥¨¥ xn = a, â® ¢®§¬®¦ë à §ë¥ ¢ ਠâë ¢ § ¢¨á¨¬®áâ¨√®â m ¨ a:a) x2 = 5 ⇐⇒ x = ± √5;1b) x3 = −3 ⇐⇒ x = 3 −3 6= x 3 ;c) x8 = 1 ⇐⇒ (x4 + 1)(x2 + 1)(x − 1)(x + 1) = 0 ⇐⇒ x = ±1;d) x4 = −7 ⇐⇒ ∅.à ¢¥¨¥ 8-© á⥯¥¨, ª ª ®ª § «®áì, ¨¬¥¥â ¤¢ à¥è¥¨ï.¥©ç á ¬ë ¢ë¢¥¤¥¬ ¥¤¨ãî ä®à¬ã«ã ¤«ï à¥è¥¨ï ãà ¢¥¨ï z n = a, ®âªã¤ ¡ã¤¥â á«¥¤®¢ âì, ¢ ç áâ®áâ¨, çâ® ãà ¢¥¨¥ z n = a á⥯¥¨ n ¢ C ¨¬¥¥â ஢® n à §«¨çëå à¥è¥¨©.10 ⥮ਨ ¤®ª §ë¢ ¥âáï, çâ® «î¡®¥ ãà ¢¥¨¥ Pn (z) = 0, n ∈ N¨¬¥¥â ஢® n ª®à¥© ¢ C, áç¨â ï ¨å ªà â®áâì, ®âªã¤ á«¥¤ã¥â,çâ® «î¡®© ¬®£®ç«¥ Pn (z), n ∈ N à §« £ ¥âáï ¯à®¨§¢¥¤¥¨¥ ¡¨®¬®¢ ¢¨¤ (z − ai )ki , £¤¥ ki | ªà â®áâì ª®àï ai .â ª, à¥è ¥¬ ãà ¢¥¨¥ z n = a:z n = a ⇐⇒ rn einϕ = |a|ei arg a ⇐⇒ nr = |a|,⇐⇒⇐⇒nϕ − arg a = 2πk1arg a12πi r = |a| n ,⇐⇒ ⇐⇒ z = |a| n ei n ek n , k ∈ Z.arga+2πkϕ =, k∈Zn ¦¥âáï, çâ® ª®à¥© ¡¥áª®¥ç® ¬®£®.
஢¥à¨¬, â ª «¨ íâ®.arg a⇒ z = z0 ,narg a 2π+⇒ z = z1 ,k = 1 ⇒ ϕ1 =nnarg a2πk = 2 ⇒ ϕ2 =+2⇒ z = z2 ,nnk = 0 ⇒ ϕ0 =...k = n − 1 ⇒ ϕn−1 =2πarg a+ (n − 1)⇒ z = zn−1 ,nnarg a+ 2π ⇒ z = z0 ¨ â. ¤.nª § «®áì, ª®à¥© ஢® n, ¨ ®¨ ¢á¥ à §«¨çë| ®¨ à ᯮ«®1¦¥ë ®ªà㦮áâ¨ à ¤¨ãá R = |a| n 㣫®¢®¬ à ááâ®ï¨¨k = n ⇒ ϕn =¤à㣠®â ¤à㣠, à ¢®¬ 2πn .
ª ª ª ¬ë ¢¨¤¨¬, çâ® ãà ¢¥¨¥nz = a ¨¬¥¥â ஢® n à¥è¥¨©, â® ¬®¦® § ¯¨á âìarg a+2πkn(1.8)â® ª®¥ç®¥ ¬®¦¥á⢮ ç¨á¥« | ¬®¦¥á⢮ à¥è¥¨©ãà ¢¥¨ï z n = a, a ∈ C | ®¡®§ ç ¥âáï1z n = a ⇐⇒ zk = |a| n ez=√n1a ⇐⇒ zk = |a| n e(arg a+2πk)in,k = 0, 1, 2, . . . , (n − 1)., k = 0, 1, 2, . . .
, (n − 1), a ∈ C.ë 諨 § 票¥ ª®àï n-© á⥯¥¨ ¨§ ª®¬¯«¥ªá®£® ç¨á« a | ®® ¨¬¥¥â ஢® n à §«¨çëå § 票©. ® ®âáî¤ ¡¥§ ¤®11¯®«¨â¥«ì®£® ¨áá«¥¤®¢ ¨ï ¥ ïá®, áãé¥áâ¢ã¥â «¨ äãªæ¨ïz , , ¥á«¨ áãé¥áâ¢ã¥â, â® ª ª ® ¨§¬¥ï¥âáï á ¨§¬¥¥¨¥¬ à£ã¬¥â | ¢¥¤ì ¨§ ä®à¬ã«ë ¥ ¢¨¤®, ª ª®¢ë § ç¥¨ï ¢ýá®á¥¤¨åþ á a â®çª å. √¡ í⮬ á⠥⠨§¢¥áâ® ¯®á«¥ ¢¢¥¤¥¨ï ¯®ïâ¨ï äãªæ¨¨ n z ¨ ¨§ãç¥¨ï ®â®¡à ¦¥¨ï f (z) = z n| £« ¢ II{III. ¬¥â¨¬, çâ®, ¥á«¨ a > 0, â® arg a = 2πn ¨√11 2πkina = a n = |a| n e n , k = 0, 1, 2, . .
. , (n − 1), a > 0. (1.9)¥¯¥àì à¥è¨¬ ãà ¢¥¨¥ ez = b, b ∈ C:√nex = |b|,⇐⇒y − arg b = 2πk, k ∈ Z⇐⇒ zk = ln |b| + i(arg b + 2πk), k ∈ Z.ez = b ⇐⇒ ex eiy = |b|ei arg b ⇐⇒â ª,(1.10)â® ¡¥áª®¥ç®¥ ¬®¦¥á⢮ ç¨á¥« | ¬®¦¥á⢮ à¥è¥¨©ãà ¢¥¨ï ez = b | §ë¢ ¥âáï «®£ à¨ä¬®¬ ç¨á« b, ®® ®¡®§ ç ¥âáï Ln b, â. ¥.(1.11)Ln b = ln |b| + i(arg b + 2πk), k ∈ Z.âáî¤ â®¦¥ ¡¥§ ¤®¯®«¨â¥«ì®£® ¨áá«¥¤®¢ ¨ï ¥ ïá®,áãé¥áâ¢ã¥â «¨ äãªæ¨ï Ln z , , ¥á«¨ áãé¥áâ¢ã¥â, â® ª ª ® ¨§¬¥ï¥âáï á ¨§¬¥¥¨¥¬ à£ã¬¥â z | ¢¥¤ì ¨§ ä®à¬ã«ë ¥¢¨¤®, ª ª®¢ë § ç¥¨ï ¢ ýá®á¥¤¨åþ á b â®çª å.
¡ í⮬ á⠥⠨§¢¥áâ® ¯®á«¥ ¢¢¥¤¥¨ï ¯®ïâ¨ï äãªæ¨¨ Ln z ¨ ¨§ã票ï®â®¡à ¦¥¨ï f (z) = ez | £« ¢ II{III. √ਬ¥à 1.1. ¯à®áâ¨â¥ ç¨á«® (1 − i 3)2017 .√I ®á¯®«ì§ã¥¬áï âਣ®®¬¥âà¨ç¥áª®© ä®à¬®© ç¨á« 1 − i 3:ez = b ⇐⇒ zk = ln |b| + i(arg b + 2πk),k ∈ Z. π π 2017√(1 − i 3)2017 = 22017 cos −+ sin −=33 2017π 2017π + sin −== 22017 cos − 3 π π3√= 22017 cos −+ sin −= 22016 (1 − i 3).33√2016⢥â. 2 (1 − i 3).J12ਬ¥à 1.2. ¥è¨â¥ ãà ¢¥¨¥ z 8 − 1 = 0.®¦®, ª®¥ç®, ¢®á¯®«ì§®¢ âìáï ä®à¬ã«®© (1.8), ® à¥è¨¬ ý¢ «®¡þ:Iz 8 − 1 = 0 ⇐⇒ r8 e8iϕ = e0i ⇐⇒r = 1,⇐⇒8ϕ = 0 + 2πk, k ∈ Z,⇐⇒ zk = eπki4,k = 0, 1, . . . , 7.⢥â.
e , k = 0, 1, . . . , 7.ਬ¥à 1.3. ¥è¨â¥ ãà ¢¥¨¥ez + 1 = 0.πki4I ez + 1 = 0 ⇐⇒ ex eiy = eiπ ⇐⇒+ i(π + 2πk), k ∈ Z.⢥â. i(π + 2πk), k ∈ Z.Jex = 1,⇐⇒ zk = ln 1 +y − π = 2πkਬ¥à 1.4. ¥è¨â¥ ãà ¢¥¨¥ z 3 + 5 + 10i = 0.Jਤñâáï ¢®á¯®«ì§®¢ âìáï âਣ®®¬¥âà¨ç¥áª®© ä®à¬®©ç¨á« z = 5(−1 − 2i), à ᯮ«®¦¥®£® ¢ âà¥â쥩 ç¥â¢¥à⨠(á¬.à¨á.
1.5). ¤¥áì ¥ ®¯à¥¤¥«ñ ¨ ®¤¨ ý àªþ | ¯®í⮬㠮¡ï§ â¥«ì® ¡ã¤¥â ª ª ï-â® á㬬 ¨«¨ à §®áâì 㣫®¢.Iz 3 + 5 + 10i = 0 ⇐⇒√⇐⇒ z 3 = 5(−1−2i) = 5 5(cos(π+arctg 2)+i sin(π+arctg 2)) ⇐⇒!√π + arctg 2 + 2πkπ + arctg 2 + 2πk+ i sin,⇐⇒ zk = 5 cos33k = 0, 1, 2.®¦® § ¯¨á âì ¨ ¯®-¤à㣮¬ã:z 3 = 5(−1 − 2i) =!!!√22= 5 5( cos π + arcsin √ + i sin π + arcsin √⇐⇒55√⇐⇒ zk = 5ei π+arcsin √2 +2πk55®¦® § ¯¨á âì ç¥à¥§ પ®á¨ãá ¨ â. ¤.√ i(π+arctg 2+2πk)3⢥â. 5e, k = 0, 1, 2.!,k = 0, 1, 2.J13§ 1.2.®¢ë¥ ᢮©á⢠ýáâ àëå § ª®¬ëåþ:sin z , cos z , sh z , ch zez ,1.
ãªæ¨¨ ez ¨ ch z , sh z , ¢ ®â«¨ç¨¥ ®â ex , sh x, ch x, ïîâáï ⥯¥àì ¯¥à¨®¤¨ç¥áª¨¬¨ á ¯¥à¨®¤®¬ T = 2πi: ez+2πi ≡ ez .ez = ex eiy = ex (cos y + i sin y) = ex (cos(y + 2πk) + i sin(y + 2πk)),ãªæ¨¨ ez , ch z ¯¥à¥áâ «¨ ¡ëâì ¯®«®¦¨â¥«ì묨, ¨, ¯à¨¬¥à, ãà ¢¥¨ï ez + 1 = 0, ch z + 1 = 0 ¨¬¥îâ à¥è¥¨ï.2. ãªæ¨¨ sin z , cos z ¯¥à¥áâ «¨ ¡ëâì ®£à ¨ç¥ë¬¨.i(x+iy)+ e−i(x+iy) = +∞. ¯à¨¬¥à, lim cos z = lim e2z→0+i∞z→0+i∞ãªæ¨¨ sin z , cos z ¬®£ã⠯ਨ¬ âì ª®¬¯«¥ªáë¥ § 票ï, ¬®£ã⠯ਨ¬ âì ¤¥©á⢨⥫ìë¥ § ç¥¨ï ¯® ¬®¤ã«î¡®«ì訥 1.3. ®§¨ª ¥â ¢®¯à®á | áâ àë¥ § 票ï, ¯® ¬®¤ã«î ¬¥ì訥 ¨«¨ à ¢ë¥ 1, ý®¢ë¥þ sin z , cos z ¬®£ã⠯ਨ¬ âì ¢ â®çª å, ®â«¨çëå ®â å®à®è® ¨§¢¥áâëå?ëïᨬ, ¯à¨¬¥à, £¤¥ Im sin z = 0.I ® ®¯à¥¤¥«¥¨î,sin z =e−y eix − ey e−ixeiz − e−iz==2i2ie−y (cos x + i sin x) − ey (cos x − i sin x)==2i= sin x ch y + i cos x sh y ⇒⇒ Im sin z = 0 ⇐⇒ cos x sh y = 0 ⇐⇒ sh y = 0 ⇐⇒ y = 0 ⇒ z = x, x ∈ R, sin z = sin x;π(1.12)⇐⇒ cos x = 0 ⇐⇒ x = 2 + kπ ⇒π⇒ z = + kπ + iy, y ∈ R, sin z = (−1)k ch y.2â ª, sin z ¯à¨¨¬ ¥â ¤¥©á⢨⥫ìë¥ § ç¥¨ï ¤¥©á⢨⥫쮩 ®á¨ ¨ ¢¥à⨪ «ïå x = π2 + kπ.
à¨çñ¬, ¤¥©á⢨⥫쮩 ®á¨ sin z = sin x, ¢ â®çª å, ®â«¨çëå ®ââ®ç¥ª¤¥©á⢨⥫쮩®á¨, sin z = (−1)k ch y ∈ R, ® | sin z| =k= (−1) ch y > 1, â. ¥., ¥á«¨ y 6= 0, â® á¨ãá ¬®¦¥â ¯à¨¨¬ âì14¤¥©á⢨⥫ìë¥ § 票ï, ® ¯® ¬®¤ã«î ®¨ ¡®«ìè¥ 1. ⮯ãªâ¨àë¥ ¢¥à⨪ «¨ à¨á. 1.6.®í⮬ã ýáâ àë¥þ § 票ï á¨ãá ¯à¨¨¬ ¥â ⮫쪮 ¨â®«ìª® ¢ ýáâ àëå þ â®çª å. «®£¨ç ï á¨âã æ¨ï ¨ á cos z :eiz + e−ize−y eix + ey e−ix==22= cos x ch y − i sin x sh y ⇒ ln cos z = 0 ⇐⇒ sin x sh y = 0 ⇐⇒ sin x = 0 ⇐⇒ x = πn, n ∈ Z ⇒⇒ cos z = (−1)m ch y ⇒⇒⇐⇒ sh y = 0 ⇐⇒ y = 0 ⇒ cos z = cos x, x ∈ R⇒ | cos z|x=πn, y6=0 = ch y > 1 (1.13)cos z =| í⮠ᯫ®èë¥ ¢¥à⨪ «¨ (á¬. à¨á. 1.6).Jy− 3π2−π− π20π2π3π2x¨á. 1.6¨¤®, çâ® ®¤®¢à¥¬¥® cos z ¨ sin z ¯à¨¨¬ îâ ¤¥©á⢨⥫ìë¥ § 票ï ⮫쪮 ¨ ⮫쪮 ¤¥©á⢨⥫쮩 ®á¨ |¦¨à ï ®áì Ox à¨á.
1.6. ®í⮬ã tg z ¨ ctg z ¯à¨¨¬ îâ᢮¨ ýáâ àë¥þ | ¤¥©á⢨⥫ìë¥ | § 票ï ⮫쪮 ¢ ýáâ àëåþ â®çª å | ¤¥©á⢨⥫쮩 ®á¨.â ª, ¢á¥ ý®¢ë¥ äãªæ¨¨þ ¯à¨¨¬ îâ ᢮¨ áâ àë¥ § 票ï ⮫쪮 ¨ ⮫쪮 ¢ ýáâ àëåþ â®çª å.4. ®¦¥á⢮ § 票© âਣ®®¬¥âà¨ç¥áª¨å äãªæ¨©cos z , sin z ¨ £¨¯¥à¡®«¨ç¥áª¨å ch z , sh z ᮢ¯ ¤ îâ, ® ®¤¨ ª®¢ë¥ § ç¥¨ï ¯à¨¨¬ îâáï ¢ à §ëå â®çª å.15¥¦¤ã ¨¬¨ ¨¬¥¥â ¬¥áâ® á«¥¤ãîé ï á¢ï§ì:ch z = cos iz,sh z = −i sin iz,cos z = ch iz,sin z = −i sh iz. ¨¥ í⮩ á¢ï§¨ ¤ ñâ ¢®§¬®¦®áâì ¡ëáâ॥ à¥è¨âì ¥ª®â®àë¥ ãà ¢¥¨ï.ਬ¥à 1.5.