complex-analysis/ForStudents/листки Забродина/listok7.tex

129 lines
No EOL
4.7 KiB
TeX
Raw Blame History

This file contains ambiguous Unicode characters

This file contains Unicode characters that might be confused with other characters. If you think that this is intentional, you can safely ignore this warning. Use the Escape button to reveal them.

\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*{\C}{\ensuremath{\mathbb C}\xspace}
\newcommand*{\R}{\ensuremath{\mathbb R}\xspace}
\newcommand*{\HH}{\ensuremath{\mathbb H}\xspace}
\let\Re\relax
\let\Im\relax
\DeclareMathOperator{\Re}{Re}
\DeclareMathOperator{\Im}{Im}
\begin{document}
\begin{center}\large\sc
Теория функций комплексного переменного - 2026\\ листок 7
\end{center}
\nz
С помощью интегральной формулы Коши вычислите интегралы
(а) $\displaystyle{\int_{|z|=2}\frac{e^z dz}{z^2-1}}$,
(б) $\displaystyle{\int_{|z-a|=a}\frac{zdz}{z^4-1}}$, $a>1$,
(в) $\displaystyle{\int_{|z-1|=1}\frac{ze^zdz}{(z-1)^3}}$.
\nz
Пусть $f(z)$ -- голоморфная функция в верхней полуплоскости, непрерывно продолжаемая
на вещественную ось, причем $\lim\limits_{|z|\to \infty} f(z)=0$.
Докажите интегральную формулу Шварца
$$
f(z)=\frac{1}{\pi}\int_{-\infty}^{\infty} \frac{{\rm Im} f(x)}{x-z}\, dx.
$$
\nz
Пусть $f(z)$ -- голоморфная функция в единичном круге, непрерывно продолжаемая
на его границу. Докажите интегральную формулу Пуанкаре
$$
f(z)=\frac{1}{2\pi}\int_{0}^{2\pi} \!{\rm Re} f(e^{i\theta})
\frac{e^{i\theta}+z}{e^{i\theta}-z}\, d\theta +i{\rm Im} f(0).
$$
\nz
Найдите вычеты дифференциальных форм в их особых точках:\\
а) $\displaystyle{\frac{z dz}{z^2+1}}$,
б) $\displaystyle{\frac{e^z dz}{(z-1)^2}}$,
в) $\displaystyle{\frac{z^{}dz}{\sin ^2 z}}$,
г) $\displaystyle{\frac{z^{2n}dz}{(z-1)^n}}$,
д) $\displaystyle{\frac{e^{1/z}dz}{1-z}}$,
е) $\sin z \, \sin (1/z) \, dz$,\\
ж) $\displaystyle{\frac{\sin 3z - 3\sin z}{\sin z \, (\sin z -z)}\, dz}$ в точке
$z=0$,
з) $\displaystyle{z^2 \sin \frac{1}{z+1} \, dz}$,
и) $\displaystyle{\frac{dz}{z(e^{2z}-1)}}$ в точке
$z=0$,
к) $\displaystyle{e^{z/(1-z)}dz}$.
\nz
Докажите, что для четной функции $f(z)$ имеет место равенство
$$\mbox{res}_{z=a}f(z)dz =-\mbox{res}_{z=-a}f(z)dz$$ а для нечетной
$$\mbox{res}_{z=a}f(z)dz =\mbox{res}_{z=-a}f(z)dz$$
\nz
Вычислите интегралы:
а) $\displaystyle{\oint_{|z|=4}\frac{z^4 dz}{e^z +1}}$,
б) $\displaystyle{\oint_{|z|=1}\frac{e^z dz}{(2z+1)^2 (z+2)}}$, \\
в) $\displaystyle{\oint_{|z|=1}(z+1)e^{1/z}dz}$,
г) $\displaystyle{\oint_{|z|=1}\frac{z^3 dz}{2z^4+1}}$,
д) $\displaystyle{\oint_{|z|=3}\frac{z^3-1}{z-1}\left (e^{\frac{1}{z}}+
e^{\frac{1}{z-1}}+e^{\frac{1}{z-2}}\right )dz}$,
е) $\displaystyle{\oint_{|z|=1}\frac{dz}{e^{2/z}-e^{1/z}}}$,
ж) $\displaystyle{\oint_{|z|=3}\frac{dz}{(z-1)^2(1-\cos z)}}$,
з) $\displaystyle{\oint_{|z|=1}\frac{z-(\log 2)^{-1}}{e^{1/z}-2}\, dz}$.
\nz
Пусть функция $f(z)$ регулярна в замыкании конечной области $D$,
а точки $a_1, \ldots , a_n$ лежат в $D$ и попарно различны. Обозначим
$P(z)=(z-a_1)\ldots (z-a_n)$ и
$$
\Phi (z)=-\frac{P(z)}{2\pi i}\oint_{\partial D} \frac{f(\xi )}{P(\xi )}
\, \frac{d\xi}{\xi -z}, \quad z\notin D.
$$
Докажите, что функция $\Phi (z)$ аналитически продолжается на всю
плоскость и представляет собой многочлен степени $n-1$, причем
$\Phi (a_k)=f(a_k)$, $k=1, \ldots , n$. (Многочлен $\Phi (z)$
называется интерполяционным многочленом Лагранжа.)
\nz
Пусть $p_1, \ldots , p_N$ -- $N$ различных комплексных чисел.
Докажите тождество
$$
\sum_{i=1}^N \prod_{j\neq i}^N \frac{p_i+p_j}{p_i-p_j}=
\frac{1}{2}\Bigl (1-(-1)^N\Bigr ).
$$
{\it Указание: воспользуйтесь тем, что
сумма вычетов рациональной функции, включая вычет
в $\infty$, равна 0.}
\nz
Пусть $w_1, \ldots , w_N$ -- $N$ различных комплексных чисел.
Найдите сумму
$$
S=\sum_{i=1}^N \prod_{j\neq i}^N \frac{1-w_iw_j}{w_i-w_j}.
$$
\end{document}