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史济怀复变函数第5.5张第17题求助!

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↑就是我卡住的题目(史济怀复变函数第17题)。我是直接套下面定理5.5.14的公式算的,自己手算+GPT帮算了好几遍F(z) 在z = ±i的留数。但是最后积分出来的结果总是一个虚数...
不知道是套公式套的不对,还是分支选择的问题...求贴吧的各位大佬教教我这个乐色。感激不尽!


IP属地:日本1楼2025-09-01 02:09回复
    matt?我刚在🍠上看到


    IP属地:山东来自Android客户端2楼2025-09-01 09:04
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      2026-01-06 16:39:53
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      定理的11那一行,e^-sπi(看着像π),s取不到整数,sin(sπ)≠0,求和的系数是复数,剩下两部分都是实数的,它只能算出非零虚部的复数解



      IP属地:山东来自Android客户端3楼2025-09-01 11:56
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        你过一遍证明就知道问题在哪里了。
        选取分支时,(z-a)^r与(b-z)^s全部在左侧分支,也就是a<z<b时从上侧到下侧辐角减小2πs,z<a时从上层到下侧辐角减小2π(r+s),由于r+s是整数所以p(z)=(z-a)^r(b-z)^s在[a,b]以外解析。此外取[a,b]下侧p(z)辐角为0。
        积分回路外侧是一个足够大的大圆,其上的积分是p(z)/z^(r+s) A/z沿大圆的积分,而p(z)/z^(r+s)≈(-1)^s=e^(sπi),此时大圆上的积分在半径趋于无穷时等于2πie^(sπi)A
        中间积分回路是沿[a,b]的回路,紧贴[a,b]上下两侧+沿小圆绕过分支点a,b,且方向是反向的(在上侧从左到右、下侧从右到左)。r,s>-1时即可保证小圆半径趋于0时积分也趋于0;[a,b]下侧从左到右的积分为目标积分J,那么上侧从左到右的积分是e^(2sπi)J,所以这一部分积分等于(e^(2sπi)-1)J
        加起来就是2πiΣRes=2πie^(sπi)A+(e^(2sπi)-1)J,所以s不为整数时有J=π/sin(sπ)(e^(-sπi)ΣRes-A)
        书上的公式或者是哪里的分支选取有差别,或者干脆符号错了,留数那一项的e^(-sπi)应该在分子
        ===================================================
        这个积分里r=1/4, s=3/4,因此z=-i处arg(1-(-i))^(3/4)=3/16 π, arg(1+(-i))^(1/4)=-1/16 π, arg p(-i)=1/8 π; z=i处arg(1-i)^(3/4)=21/16 π, arg(1+i)^(1/4)=1/16 π, arg p(i)=11/8 π
        所以Res(F,-i)=ie^(iπ/8)/√2, Res(F,i)=-ie^(11iπ/8)/√2, e^(-3iπ/4)ΣRes=(e^(iπ/8)+e^(-iπ/8))/√2=√2 cos(π/8)
        最终J=π/sin(3/4 π) (√2 cos(π/8)-1)=(2cos(π/8)-√2)π=(√(2+√2)-√2)π


        IP属地:北京来自Android客户端5楼2025-09-01 14:24
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          上面我最开始更像是在算柯西主值,这样的话觉得合理。然后下面说由书中公式算出来的复数取模原来也可以是正确答案


          IP属地:山东来自Android客户端6楼2025-09-01 16:24
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            想了一下,书里应该是取(z-a)^r(b-z)^s在[a,b]上侧幅角为0而不是下侧,此时结果就和原公式一样了。
            那么z=i时arg(1+i)^(1/4)=1/16 π, arg(1-i)^(3/4)=-3/16 π, arg p(i)=-1/8 π
            z=-i时arg(1-i)^(1/4)=-1/16 π, arg(1+i)^(3/4)=-21/16 π, arg p(i)=-11/8 π
            Res(F,i)=-ie^(-1/8 πi)/√2=e^(-5/8 πi)/√2, Res(F, -i)=ie^(-11/8 πi)/√2=e^(-7/8 πi)/√2
            e^(3/4 πi)ΣRes=(e^(1/8 πi)-e^(-1/8 πi))/√2=√2 cos(π/8)
            后续就一样了,J=π/sin(3/4 π) (√2 cos(π/8)-1)=(√(2+√2)-√2)π


            IP属地:北京来自Android客户端7楼2025-09-01 18:47
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              史济怀的复变习题不要做,那里面习题是从文章里面摘出来的


              IP属地:荷兰来自iPhone客户端8楼2025-09-02 19:44
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