Ryady_Vychety_Integraly
.pdf
|
|
∞ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
−∞ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= 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: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2π |
|
|
|
|
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 |
|
|
|
|
4π−15 |
|||||||||
|
|
= |
|
|
Re |
2π |
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
; |
|
|||||||||
|
|
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: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
2π |
|
cos 2 φ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2π |
|
|
|
|
cos 2 3φ |
|
|
|
||||||||||||||||||||||
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. 2π |
|
− |
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: |
|
|
|||||
|
2π |
|
; |
+∞ |
+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