Консультация № 185873
21.04.2012, 23:17
109.22 руб.
0 8 2
Здравствуйте! У меня возникли сложности с таким вопросом:

Найти все особые точки заданной функции ,определить их характер и найти вычеты в них.Установить,чем является для данной функции бесконечно удалённая точка,и найти вычеты в ней.

1)


2)


Заранее благодарен за помощь!

Обсуждение

давно
Посетитель
7438
7205
22.04.2012, 20:33
общий
Адресаты:
А как вам данная задача?
Об авторе:
"Если вы заметили, что вы на стороне большинства, —
это верный признак того, что пора меняться." Марк Твен
давно
Профессор
399103
482
23.04.2012, 02:14
общий
Адресаты:
Нормально ) У меня, правда, с интерентом что-то - сейчас из гостей пишу. Если завтра наладится, и решения не поступит - решу.
давно
Профессор
399103
482
23.04.2012, 15:20
общий
это ответ
Здравствуйте, G-buck!

1.

Особых точек, очевидно, три: 1, 0 и бесконечность. По очереди:

.

Это полюс(2 порядка). Хотя бы потому, что регулярна в 1 и потому в её разложении в ряд есть только главная часть. Вычет найдём просто найдя (-1) член ряда Лорана
,
.
Т.е. вычет равен .



.

Это существенно особая точка, т.к. предела(даже бесконечного) не существует. Действительно, если устремлять z к нулю вдоль действительной оси, модуль f(z) стремится к бесконечности, а если устремлять вдоль мнимой, модуль не превышает 1, а потому модуль f(z) ограничен.

Вычет просто разложением в ряд найти не получится, т.к. и дробь и экспонента дадут бесконечное число членов. Вспомним определение вычета:
,
где - положительно ориентированная малая окружность с центром в нуле.

непрерывна(и даже регулярна) в нуле, поэтому
.

Действительно, , где - некоторая регулярная в нуле функция и
и потому
.
Второй интеграл равен нулю, т.к.
,
где . Т.к. альфа стремится к нулю, при z стремящемся к нулю, мю стремится к нулю при уменьшении радиуса окружности(выражение слева от радиуса не зависит, т.к. подынтегральная функция голоморфна в нуле). Потому, левый интеграл равен нулю.


А уже интеграл от экспоненты ищем, глядя на ряд Лорана:


Т.е. искомый вычет в нуле равен 1.




.

Это устранимая особая точка, т.к. . Действительно, дробь, очевидно, стремится к нулю, экспонента тоже:

.

В том, что вычет равен нулю, можно убедиться по-честному проинтегрировав по большой окружности с центром в нуле:

, при .
давно
Мастер-Эксперт
319965
1463
23.04.2012, 20:31
общий
это ответ
Здравствуйте, G-buck!
1) Для вычисления вычета в нуле разложим функцию в ряд Лорана
1/(1-z)=1=z+z2+...+zn+zn+1+... (геометрическая прогрессия)
Дифференцируя это равенство, находим
1/(1-z)2=1+2z+3z2+...+nzn-1+(n+1)zn+...
Показательную функцию раскладываем по таблице
e1/z=1+(1/z)+1(2z)+1/(6z2)+....+1/(n!zn)+(1/(n+1)!zn+1)+...
Перемножая ряды и удерживая только коэффициент при 1/z, находим
f(z)=...+[1+1+(1/2)+...+(1/(n-1)!)+(1/n!)+...]1/z+...=...+(e/z)+...
Следовательно, вычет в точке z=0 равен e.

Вычет в бесконечности находим по теореме о полной сумме вычетов (она должна быть равна нулю).
Так как вычет в точке z=1 равен -e, а в точке z=0 вычет равен e, то в бесконечности вычет равен нулю.
5
давно
Мастер-Эксперт
319965
1463
23.04.2012, 20:32
общий
Если бесконечность является устранимой особой точкой, то отсюда не следует, что вычет в ней равен нулю. Опровергающий пример f(z)=1/z.
давно
Профессор
399103
482
23.04.2012, 20:58
общий
Адресаты:
Да, действительно, поторопился. Спасибо, поправил.
Неизвестный
24.04.2012, 22:03
общий
Уважаемые эксперты,можно ли рассчитывать на решение второго подпункта?Если необходимо,стоимость вопроса будет увеличена
давно
Профессор
323606
198
25.04.2012, 01:05
общий
20.05.2012, 12:58
Здравствуйте, G-buck!
2)В конечной плоскости f(z) имеет 3 изолированные особые точки: z1=-1, z2=0, z3=1.
Поскольку limz[$8594$]1(z-1)f(z)=limz[$8594$]1-z/(z+1)ch(1/z)=-(ch1)/2, limz[$8594$]-1(z+1)f(z)=limz[$8594$]-1z/(1-z)ch(1/z)=-(ch1)/2,
то z1=-1 и z3=1 являются простыми полюсами.
В точке z2=0 f(z) предела не имеет.
Объясняется это тем, что если z=x, то f(z)=x/(1-x2)ch(1/x)[$8594$][$8734$] при x[$8594$]0, а если z=iy, то f(z)=iy/(1+y2)cos(1/y)[$8594$]0 при y[$8594$]0.
Значит, z2=0 - существенно особая точка.
Вычеты в простых полюсах уже найдены выше, а именно:
res f(1)=limz[$8594$]1(z-1)f(z)=-(ch1)/2, res f(-1)=limz[$8594$]-1(z+1)f(z)=-(ch1)/2.
Рассмотрим точку z=[$8734$]. Это устранимая особая точка, ибо limz[$8594$][$8734$]f(z)=0. Чтобы убедиться в этом, достаточно положить z=1/[$958$] и тогда
[size=2]lim[/size][$958$][$8594$]0f(1/[$958$])= [size=2]lim[/size][$958$][$8594$]0 [$958$]/([$958$]2-1) ch([$958$])=0.
Форма ответа