Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Ryady_Vychety_Integraly

.pdf
Скачиваний:
6
Добавлен:
07.02.2015
Размер:
1.13 Mб
Скачать

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 2π

 

 

,

,

(3)

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=1

 

 

 

 

 

причем

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos = Re ,

 

 

sin = Im .

 

 

−∞

 

 

 

 

 

−∞

 

 

 

 

 

 

 

Теоретические упражнения

 

1.

Доказать, что если функция

удовлетворяет условиям

 

теоремы 3 и является четной , то

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

cos λ

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= π

, ,

(4)

 

 

 

 

 

 

 

=

 

+

 

 

 

 

 

 

 

=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где

,

, … ,

полюса функций

в верхней полу-

 

1

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

плоскости.

 

 

 

 

 

 

 

 

2.

Доказать, что если функция

удовлетворяет условиям

 

теоремы 3 и является нечетной , то

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

cos λ = π

 

, , (5)

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

=1

 

 

 

 

где

, , … ,

 

полюса функций

в верхней полу-

 

1

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

плоскости.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задачи

 

 

 

1.

Вычислить интегралы:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

φ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а) = 0

 

 

 

 

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5+3 cos φ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б) =

 

 

 

 

2

 

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−∞

2+1 2+9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в) =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−∞

2−4 +20

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos 5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г) =

 

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

2+9 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

д) =

 

 

 

 

sin

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

2−2 +10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Решение: а) воспользуемся формулой (1). Заменив cos φ

на

1

+

1

 

,

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

найдем функцию

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

1

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5 + 3

 

+ 1

3 2 + 10 + 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Решая уравнение 3 2 + 10 + 3 = 0 , найдем особые точки функции

 

 

= −

1

и

= −3 , являющиеся простыми полюсами. Из них только

 

1

3

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

точка 1

расположена в единичном круге. Следовательно,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 2π

 

 

 

= 2π ∙

 

2

 

 

=

π

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(3 2 + 10 + 3)′

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=−

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б) функция

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 + 9 2 + 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Удовлетворяет всем условиям, при выполнении которых справедлива формула (2). Она имеет в верхней полуплоскости два простых полюса1 = и 2 = 3 , поэтому

π

= 2π + 3 = 4 ;

в) подынтегральная функция имеет в верхней полуплоскости один простой полюс = 2 + 4 и удовлетворяет всем условиям, при выполнении которых справедлива формула (3), поэтому

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 2

 

 

 

 

 

= 2π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

− 4 + 20

(

2

− 4 + 20)

=2+4

 

=2+4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

−4

 

cos 2 − 2 sin2 + sin2 + 2 cos 2

;

 

 

2

 

 

г) согласно теореме 3 и в силу четности подынтегральной функции

 

=

1

 

 

cos5

 

=

 

1

Re

 

 

 

 

5

 

 

.

 

2

 

 

 

 

2

+ 9

2

2

 

 

 

 

2

+ 9

2

 

 

−∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Так как функция

 

=

 

1

 

 

имеет в верхней полуплоскости лишь

 

 

2+9 2

один полюс 2 –го порядка

= 3 , то

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

−15

 

 

=

 

 

Re

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

;

 

 

 

2

 

2 + 9

2

 

 

 

27

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

д) положим

=

 

 

 

 

 

и рассмотрим интеграл

 

 

 

2−2 +10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos

 

 

 

 

 

 

sin

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

 

 

 

 

 

.

 

 

2 − 2 + 10

 

 

2 − 2 + 10

 

−∞

 

 

 

 

 

 

 

−∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−∞

 

 

 

 

Так как функция имеет в верхней полуплоскости лишь один простой полюс = 1 + 3 , то согласно теореме 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 2π

 

 

 

 

 

 

 

 

= 2π

 

 

 

=

 

 

1 + 3

−3+ .

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=1+3

 

− 2 + 10

 

 

 

2 − 2 =1+3

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выделяя мнимую часть интеграла , окончательно получим:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= =

−3

3 cos 1 + sin1 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задачи для самостоятельного решения

 

 

 

Вычислить интегралы:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos 2 φ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos 2

 

 

 

1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

φ.

 

 

 

 

2.

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

φ.

0

13+12 cos φ

 

 

 

 

1−2 cos φ+ 2

2.

3.

 

 

 

 

π

 

cos 4 φ

 

φ.

 

 

 

 

4.

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

0

 

1+sin 2 φ

 

 

 

 

−∞

2+4 +13 2

 

 

2+1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−3

 

 

 

5.

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

6.

−∞

 

 

 

 

 

 

 

.

−∞ 4+1

 

 

 

 

 

 

 

2−6 +109

7.

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

8.

 

 

+1 sin 2

.

−∞

2−2 −2

 

 

 

 

 

 

 

 

−∞

 

 

2+2 +2

 

 

 

 

cos

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin

 

 

 

9. а)

 

 

 

 

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

б)

−∞

 

 

 

 

 

.

 

 

 

−∞ 2−2 +10

 

 

 

 

 

 

2−2 +10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ответы и указания

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

13

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

π 6+1

 

 

 

1.

 

π.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

45

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6 2−1

 

 

 

3.

 

5

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.

π

.

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

27

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6. π 3 −10.

5.

π 2.

 

7.

−2π −1 sin1.

8. π −2 cos 2.

 

 

π

 

 

π

9. а)

 

cos 1 − 3 sin1 ;

б)

 

3cos 1 +

3 3

3 3

sin1 .

Контрольная работа №3 Вариант 1

1.

Функцию

 

разложить в ряд Тейлора в окрестности точки

 

+3

 

 

 

 

 

 

0 = − и указать область сходимости ряда.

2.

Функцию ∙ cos

1

разложить в ряд Лорана в проколотой ок-

−2

 

 

 

 

 

рестности точки 0 = 2 и указать главную часть ряда.

1

3. Функцию 2+4 разложить в ряд Лорана в кольце 1 < − < 3.

4. Найти особые точки следующих функций и указать их тип:

а) sin ;

б)

2

 

 

.

1−cos

2

+9 2

 

 

 

5. Считая, что контур γ обходится против часовой стрелки, вы-

 

 

 

 

sin

 

 

числить интеграл

 

 

,

γ: = 3.

 

+1 2

6.

Вычислить интегралы:

 

 

 

 

;

+∞

+1 cos 3

.

а)

 

 

б) −∞

 

 

0

5−3 sin

 

2+2 +5

Вариант 2

1. Функцию ln 5 − разложить в ряд Тейлора в окрестности точки 0 = 2 и указать область сходимости ряда.

4

2. Функцию 3+5 3 разложить в ряд Лорана в проколотой окрестности точки 0 = ∞ и указать главную часть ряда.

3.

 

Функцию

1

разложить в ряд Лорана в кольце

 

 

 

 

 

+6

 

 

 

 

 

 

 

1 < +

< 5.

 

 

 

 

 

 

4.

Найти особые точки следующих функций и указать их тип:

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

sin

+2

 

 

 

 

а)

2

 

;

 

 

 

 

 

б)

 

.

 

 

 

−1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2−4

−2 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.

Считая, что контур γ обходится против часовой стрелки, вы-

числить интеграл

 

 

cos

,

γ: = ,

> 1.

 

 

 

 

 

 

 

−1 2

 

 

6.

 

Вычислить интегралы:

 

 

 

 

 

 

 

 

π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+∞

2

а)

 

;

 

 

б)

 

 

.

13+5 cos

 

 

−∞

( 2+4)( 2+16)

Список рекомендуемой литературы

1.Бицадзе А.В. Основы теории аналитических функций комплексного переменного. М.: Наука, 1972. 240с.

2.Волковыский Л.И. и др. Сборник задач по теории функций комплексного переменного. М.: Наука, 1975. 319с.

3.Евграфов М.А. и др. Сборник задач по теории аналитических функций. М.: Наука, 1972. 412с.

4.Маркушевич А.И. Краткий курс теории аналитических функ-

ций. М.: Наука, 1978. 415с.

5.Маркушевич А.И., Маркушевич Л.А. Введение в теорию аналитических функций. М.: Просвещение, 1977. 320с.

6.Посицельская Л.Н. Теория функций комплексного переменного в задачах и упражнениях: учеб. пособие. М.:МИИ, 1997, 94с.

7.Привалов И.И. Введение в теорию функций комплексного переменного. М.: Наука, 1977. 444с.

8.Свешников А.Г., Тихонов А.Н. Теория функций комплексного переменного. М.: Наука, 1979. 304с.

9.Сидоров Ю.В. и др. Лекции по теории функций комплексного переменного. М.: Наука, 1976. 407с.

Оглавление

Занятие 11 Ряд Тейлора…………………………………………....3 Теоретические упражнеия………………………...….4 Задачи…….…………………………………………...4 Задачи для самостоятельного решения…………….8

Ответы и указания…………….……………………...9 Занятие 12 Ряд Лорана………………………..………………….10

Теоретические управления………………………….11

Задачи………………………...……………………...11 Задачи для самостоятельного решения………..….14 Ответы и указания……………………………….…14

Занятие 13 Особые точки однозначной аналитической функций………………………………………..15

Теоретические упражнения……………..………….17

Задачи………………………………………………..17 Задачи для самостоятельного решения……...…….21 Ответы и указания…………………..……………...21

Занятие 14 Вычеты. Вычисление интегралов по замкнутому контуру………………..……………………22

Теоретические управления……………………..…..24 Задачи………………………..……………………...24 Задачи для самостоятельного решения…………...29 Ответы и указания……………………..…………...30

Занятие 15 Интегралы от периодических функций и интегралы по бесконечному промежутку…………31

Теоретические управления………………………....32 Задачи……………………..………………………...32 Задачи для самостоятельного решения………..….34 Ответы и указания…………………..……………...35

Контрольная работа №3………………..………………………….36

Список рекомендуемой литературы…………..………………….38

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]