\documentclass[11pt,a4paper]{article} \usepackage[cp1251]{inputenc} \usepackage[russian]{babel} \usepackage{amssymb,amsfonts,amsmath} \usepackage{xspace} \pagestyle{empty} \newcounter{zadacha} \setcounter{zadacha}0 \newcommand*{\nz}{% \par\medskip\refstepcounter{zadacha} \textbf{\thezadacha.} } \let\C\relax \newcommand*{\C}{\ensuremath{\mathbb C}\xspace} \newcommand*{\R}{\ensuremath{\mathbb R}\xspace} \newcommand*{\Z}{\ensuremath{\mathbb Z}\xspace} \let\Re\relax \let\Im\relax \DeclareMathOperator{\Re}{Re} \DeclareMathOperator{\Im}{Im} \begin{document} \begin{center}\large\sc Теория функций комплексного переменного 2025\\ Листок 14 \end{center} \noindent $\wp$-функция Вейерштрасса с периодами $2\omega_1, 2\omega_2$ (${\rm Im}\, \omega_2/ \omega_1 >0$): $$ \wp (z)=\frac{1}{z^2}+\sum_{s\neq 0} \Bigl (\frac{1}{(z-s)^2}- \frac{1}{s^2}\Bigr ), \quad s=2\omega_1 n_1 +2 \omega_2 n_2, \quad n_{1,2}\in \Z . $$ Разложение в окрестности $z=0$: $$ \wp (z)=\frac{1}{z^2}+\frac{g_2}{20}\, z^2 +\frac{g_3}{28}\, z^4+O(z^6), $$ $$ g_2=60\sum_{s\neq 0} s^{-4}, \quad g_3=140\sum_{s\neq 0} s^{-6}. $$ $\zeta$- и $\sigma$-функции Вейерштрасса: $\zeta '(z)=-\wp (z)$, $\sigma '(z)/\sigma (z)= \zeta (z)$, $$ \zeta (z)=\frac{1}{z}-\int_{0}^{z}\Bigl (\wp (x)-\frac{1}{x^2}\Bigr )dx, \quad \log (\sigma (z)/z)=\int_{0}^{z}\Bigl (\zeta (x)-\frac{1}{x}\Bigr )dx. $$ $$ \zeta (z)=\frac{1}{z}+\sum_{s\neq 0} \Bigl (\frac{1}{z-s}+\frac{1}{s}+\frac{z}{s^2}\Bigr ), \quad \sigma (z)=z\prod_{s\neq 0} \Bigl (1-\frac{z}{s}\Bigr )e^{\frac{z}{s}+\frac{z^2}{2s^2}}. $$ $\zeta (z+2\omega_{\alpha} )=\zeta (z)+2\eta_{\alpha}$, $\sigma (z+2\omega_{\alpha})=-e^{2\eta_{\alpha}(z+\omega_{\alpha})} \sigma (z)$, $\eta_{\alpha}=\zeta (\omega_{\alpha})$. \noindent Выражение $\sigma$-функции через тэта-функцию: $$ \sigma (z)=2\omega_1 e^{\eta_1 z^2/(2\omega_1 )}\frac{\theta_1(z/(2\omega_1 ))}{\theta_1'(0)}. $$ \noindent Функции ${\rm sn}$, ${\rm cn}$ и ${\rm dn}$: $$ {\rm sn}\, u = \frac{\theta_3(0)}{\theta_2(0)}\, \frac{\theta_1 \Bigl (\frac{u}{\pi \theta_3^2(0)} \Bigr )}{\theta_4 \Bigl (\frac{u}{\pi \theta_3^2(0)}\Bigr )}, \; {\rm cn}\, u = \frac{\theta_4(0)}{\theta_2(0)}\, \frac{\theta_2 \Bigl (\frac{u}{\pi \theta_3^2(0)} \Bigr )}{\theta_4 \Bigl (\frac{u}{\pi \theta_3^2(0)}\Bigr )}, \; {\rm dn}\, u = \frac{\theta_4(0)}{\theta_3(0)}\, \frac{\theta_3 \Bigl (\frac{u}{\pi \theta_3^2(0)} \Bigr )}{\theta_4 \Bigl (\frac{u}{\pi \theta_3^2(0)}\Bigr )}. $$ \nz Докажите, что функция $\wp (z)$ удовлетворяет дифференциальному уравнению $$ (\wp '(z))^2 =4\wp ^3(z)-g_2\wp (z)-g_3. $$ \nz Докажите тождество $ \wp '''(z)=12\wp (z)\wp '(z). $ \nz Докажите соотношение $2\eta_1 \omega_2 -2\eta_2 \omega_1 =\pi i$. %\nz %Докажите тождество %$$ %\wp (z+y)-\wp (z-y)=-\frac{\wp '(z)\wp '(y)}{(\wp (z)-\wp (y))^2}. %$$ \nz Докажите, что при $x+y+z=0$ справедливо тождество $$ \left | \begin{array}{lll} 1 & \wp (x) & \wp '(x) \\ 1 & \wp (y) & \wp '(y) \\ 1 & \wp (z) & \wp '(z) \end{array} \right |=0. $$ \nz Выразите $\displaystyle{ \left | \begin{array}{lll} 1 & \wp (x) & \wp '(x) \\ 1 & \wp (y) & \wp '(y) \\ 1 & \wp (z) & \wp '(z) \end{array} \right |} $ при произвольных $x,y,z \in \C$ через $\sigma$-функции. \nz Докажите, что при $x+y+z=0$ справедливо тождество $$ \Bigl (\zeta (x)+\zeta (y) +\zeta (z)\Bigr )^2= \wp (x)+\wp (y)+\wp (z). $$ \nz Докажите тождество $$ \zeta (x-a_1)-\zeta (x-a_2)+\zeta (a_1-a_2)=-\frac{1}{2}\, \frac{\wp '(x-a_1)+\wp '(x-a_2)}{\wp (x-a_1)-\wp (x-a_2)}. $$ \nz Докажите тождества $$ {\rm sn}^2\, u +{\rm cn}^2\, u =1, \quad k^2{\rm sn}^2\, u +{\rm dn}^2\, u =1, $$ где $k^2=\theta_2^4(0)/\theta_3^4(0)$. \end{document}