\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} \let\Re\relax \let\Im\relax \DeclareMathOperator{\Re}{Re} \DeclareMathOperator{\Im}{Im} \begin{document} \begin{center}\large\sc Теория функций комплексного переменного -- 2025\\ листок 1 \end{center} \nz Найдите действительные и мнимые части следующих комплексных чисел: (а) $\displaystyle{\frac{5}{1+2i}+\frac{5}{2-i}}$, (б) $\displaystyle{\left (\frac{1-i}{1+i}\right )^3}$, (в) $\displaystyle{\frac{(1-i\sqrt{3})^6}{(1+i)^4}}$, (г) $\displaystyle{\left (\frac{i^5+2}{i^{19}+1}\right )^2}$ \nz Найдите модули и аргументы следующих комплексных чисел: (а) $\displaystyle{(\sqrt{3}-i)^{2023}}$, (б) $\displaystyle{\left (\frac{1+i}{1-i}\right )^2}$, (в) $\displaystyle{\frac{1+\cos \alpha +i\sin \alpha}{1+\cos \alpha -i\sin \alpha}, \quad 0<\alpha <\frac{\pi}{2}}$,\\ (г) $\displaystyle{\frac{e^{i\alpha}+1}{e^{i\alpha}-1}, \quad 0<\alpha <2\pi}$. \nz Докажите, что многочлен $f(x)=(\cos \alpha +x\sin \alpha )^n -\cos n\alpha - x\sin n \alpha$ делится на $x^2+1$. \nz Выразите $\sin 4x$ как многочлен от $\sin x$, $\cos x$. \nz Решите уравнение $\bar z =z^{n-1}$, $n\in \mathbb{N}$. \nz Решите уравнения $z^2=5-12i$, $z^4+4=0$. \nz Пусть $\zeta_1, \ldots , \zeta_n$ -- все корни уравнения $z^n=1$, где $n$ -- натуральное число. Найдите сумму $\zeta_1^k+\ldots +\zeta_n^k$ для каждого натурального $k$. \nz Точки $z_1$ и $z_2$ -- смежные вершины правильного $n$-угольника. Найдите вершину $z_3$, смежную с $z_2$ ($z_3\neq z_1$, нумерация против часовой стрелки). \nz Докажите, что комплексные числа $a,b,c$ представляют вершины равностороннего треугольника тогда и только тогда, когда $$ a^2+b^2+c^2=ab+bc+ac. $$ \nz Найдите произведение длин отрезков, соединяющих вершину правильного $n$-угольника со всеми остальными вершинами, если длина стороны равна 1. \nz Дайте геометрическое описание множеств (а) $\{ z \colon |z-z_1|=|z-z_2|\}$, (б) $\{ z \colon |z-1|+|z+1|=2a \}$ ($a>1$), (в) $\{ z \colon \mbox{Re}(1/z)=\frac{1}{2} \}$. \nz Пусть $a,b,c,d$ -- четыре различные точки на единичной окружности. Найдите точку перечесения прямых $ab$ и $cd$. \nz Докажите равенство $$ |\sqrt{z^2-1}+z|+|\sqrt{z^2-1}-z|=|z-1|+|z+1|. $$ \nz Пусть $P(z)$ -- многочлен степени $n$, имеющий $n$ вещественных корней (с учетом кратности), $a$ -- произвольное вещественное число. Докажите, что многочлен $Q(z)=P(z+ia)+P(z-ia)$ тоже имеет $n$ вещественных корней. \nz Найдите, во что переводят координатную сетку следующие отображения из \C в~\C: (а) $z\mapsto z^2$; (б) $z\mapsto e^z$; (в) $z\mapsto 1/z$. \nz Отображение $z\mapsto z+(1/z)$ определено на множестве всех ненулевых комплексных чисел. (а) Во что это отображение переводит множество $\{z\colon |z|>1\}$? (б) Является ли это отображение взаимно-однозначным на данном множестве? \nz Пусть $A>0, C$ действительные, а $B$ -- комплексная постоянные и пусть $AC<|B|^2$. Докажите, что уравнение $$ A|z|^2 +\bar B z +B\bar z +C=0 $$ является уравнением окружности и найдите центр этой окружности и ее радиус. \nz Напишите уравнение окружности, проходящей через три различные точки $z_1, z_2, z_3$, не лежащие на одной прямой. \nz Пусть отображение задано формулой $z\mapsto Az+B\bar z$. Во что оно переводит окружность с центром в нуле? \end{document}