z1,z2,z三个点共线的条件是3z2?z1为实数。
z3?z19.写出过z1,z2 (z1?z2)两点的直线的复参数方程。
?x?x1?t(x2?x)1, ?1?y?y1?t(y2?y)解:过两点的直线的实参数方程为: 因而,复参数方程为:
z?x?iy?1x?1iy?(t2x?1x?2iy?)1iy?1(?z2t ?)zz 其中t为实参数。
10.下列参数方程表示什么曲线?(其中t为实参数)
i(1)z?(1?i)t (2)z?acost?ibsint (3)z?t?
t解:只需化为实参数方程即可。 (1)x?t,y?t,因而表示直线y?x
x2y2(2)x?acost,y?bsint,因而表示椭圆2?2?1
ab1(3)x?t,y?,因而表示双曲线xy?1
t11.证明复平面上的圆周方程可表示为 其中a为复常数,c为实常数 证明:圆周的实方程可表示为:x2zz?az?az?c?0,
?y2?Ax?By?c?0,
z?zz?z222, y?代入x?,并注意到x?y?z?zz,由此 22iz?zz?z?B?c?0, zz?A22i整理,得
A?BiA?Bizz?z?z?c?0
22记
A?BiA?Bi,则?a,由此得到 ?a22
zz?az?az?c?0,结论得证。
12.证明:幅角主值函数argz在原点及负实轴上不连续。 证明:首先,argz在原点无定义,因而不连续。 对于x0?0,由argz的定义不难看出,当z由实轴上方趋
于x0时,argz??,而当z由实轴下方趋于x0时,argz???,由此说明limargz不存在,因而argz在x0点不连续,即在负实轴上不连续,
z?x0结论得证。
12213.函数w?把z平面上的曲线x?1和x?y?4分别映成w平面中
z的什么曲线?
解:对于x?1,其方程可表示为z?1?yi,代入映射函数中,得
w?u?iv?u?111?iy??, 2z1?iy1?y因而映成的像曲线的方程为 得 圆周。 对
于
1?y, v?,消去参数y,221?y1?yu2?v2?112212?u,即(u?)?v?(),表示一个21?y22x2?y2?4,其方程可表示为
z?x?iy?2cos??2isin?
代入映射函数中,得
w?u?iv?11co?s?is?in ??z2co?s?i2s?in2,
11因而映成的像曲线的方程为 u?cos?, v??sin?,消去参数?2211,表示一半径为的圆周。 4214.指出下列各题中点z的轨迹或所表示的点集,并做图:
得u2?v2?解:(1)
z?z0?r (r?0),说明动点到z0的距离为一常数,因而表
示圆心为z0,半径为r的圆周。 (2)
z?z0?r,是由到z0的距离大于或等于r的点构成的集合,即圆心
为z0半径为r的圆周及圆周外部的点集。 (3)
z?1?z?3?8,说明动点到两个固定点1和3的距离之和为一常
数,因而表示一个椭圆。代入z?x?iy,化为实方程得
(x?2)2y2??1
1615(4)
z?i?z?i,说明动点到i和?i的距离相等,因而是i和?i连线的
垂直平分线,即x轴。 (5)arg(z?i)??4,幅角为一常数,因而表示以i为顶点的与x轴正向
?夹角为的射线。
415.做出下列不等式所确定的区域的图形,并指出是有界还是无界,单连通还是多连通。 (1)2?z?3,以原点为心,内、外圆半径分别为2、3的圆环区域,
有界,多连通 (2)??argz?? (0?????2?),顶点在原点,两条边的倾角
分别为?,?的角形区域,无界,单连通 (3)
z?3?1,显然z?2,并且原不等式等价于z?3?z?2,说z?2明z到3的距离比到2的距离大,因此原不等式表示2与3 连线的垂直平分线即x?2.5左边部分除掉x?2后的点构成的集合,是一无界,多连通
区域。 (4)
z?2?z?2?1,
显然该区域的边界为双曲线
z?2?z?2?1,化为实方程为
4x2?42y?1,再注意到z到2与z到?2的距离之差大于1,因而不15z?1?4z?1,代入z?x?iy,化为实不等式,得
等式表示的应为上述双曲线左边一支的左侧部分,是一无界单连通区域。 (5)
(x?1728 )?y2?()21515178所以表示圆心为(?,0)半径为的圆周外部,是一无界多连通区域。
1515
习题二答案
1.指出下列函数的解析区域和奇点,并求出可导点的导数。 (1)(z?1) (2)z53?2iz (3)
11 (4) z?2z?3z?1解:根据函数的可导性法则(可导函数的和、差、积、商仍为可导函数,
商时分母不为0),根据和、差、积、商的导数公式及复合函数导数公式,再注意到区域上可导一定解析,由此得到:
]??5(z?1)4 323(2)z?2iz处处解析,(z?2iz)??3z?2i
12(3)2的奇点为z?1?0,即z??i,
z?1?1?(z2?1)?z2?)??, z (??i ) (22222z?1(z?1)z(?1)1(4)z?的奇点为z??3,
z?311)??1?, (z??3) (z?2z?3(z?3)(1)(z?1)处处解析,[(z?1)2.判别下列函数在何处可导,何处解析,并求出可导点的导数。 (1)
55f(z)?xy2?x2yi (2)f(z)?x2?y2i
(3)
f(z)?x3?3xy2?i(3x2y?y3) (4)f(z)?1 z解:根据柯西—黎曼定理: (1)u?xy2, v?x2y,
ux?y2, vy?x2,uy?2xy, vx?2xy
四个一阶偏导数皆连续,因而u,v处处可微,再由柯西—黎曼方程 ux? vy, uy?? vx解得:x?y?0,
因此,函数在z?0点可导, f?(0)?ux?ivxz?0?0,
函数处处不解析。
?x2, v?y2,
vy?2y,u0,v ? ux?2x, y?x 四个一阶偏导数皆连续,因而u,v处处可微,再由柯西—黎曼方程 ux? vy, uy?? vx解得:x?y, 因此,函数在直线y?x上可导,
x, f?(x?ix)?ux?ivxy?x?2(2)u
因可导点集为直线,构不成区域,因而函数处处不解析。 (3)u?x3?3xy2, v?3x2y?y3,
22ux?3x2?3y2, v?3x?3y,u??6xy,x v ? 6xyyy 四个一阶偏导数皆连续,因而 u,v 处处可微,并且 u,v 处处满
uy?? v x 足柯西—黎曼方程 ux? vy,
因此,函数处处可导,处处解析,且导数为
f?(z)?ux?ivx? 3x2?3y2+i6xy?3z2
11x?iyxy?2, v?2 (4)f(z)??,u?2, 222x?yx?yzx?iyx?yy2?x2x2?y2, v y? ux?2, 22222(x?y)(x?y)?2xy?2xy, vx? uy?2, 22222(x?y)(x?y) 因函数的定义域为z?0,故此,u,v处处不满足柯西—黎曼方程,
因而函数处处不可导,处处不解析。 3.当l,m,n取何值时处解析? 解:u32f(z)?my3?nx2y?i(x?lxy)在复平面上处
?my3?nx2y, v?x3?lxy2
ux?2nxy, vy?2lxy, uy?3my2?nx2, vx?3x2?ly2,