题目
设f(z)=(sin z)/(z),则Res[f(z),0]=( )A. 0B. 1C. -1D. i
设$f(z)=\frac{\sin z}{z}$,则Res$[f(z),0]=$( )
A. 0
B. 1
C. -1
D. i
题目解答
答案
A. 0
解析
考查要点:本题主要考查复变函数中留数(Residue)的计算,特别是涉及可去奇点的情况。
解题核心思路:
- 判断奇点类型:确定函数$f(z)=\frac{\sin z}{z}$在$z=0$处的奇点性质。
- 展开洛朗级数:通过泰勒展开或洛朗展开,找到$z^{-1}$项的系数,即为留数。
- 关键结论:若奇点为可去奇点,则其留数为$0$。
破题关键点:
- 可去奇点的判定:当函数在奇点附近展开后,所有负幂项系数均为$0$时,该奇点为可去奇点。
- 直接展开法:利用$\sin z$的泰勒展开式,除以$z$后观察是否存在$z^{-1}$项。
步骤1:展开$\sin z$的泰勒级数
$\sin z$在$z=0$处的泰勒展开式为:
$\sin z = z - \frac{z^3}{3!} + \frac{z^5}{5!} - \cdots$
步骤2:构造$f(z)$的表达式
将$\sin z$代入$f(z)=\frac{\sin z}{z}$,得:
$f(z) = \frac{\sin z}{z} = \frac{z - \frac{z^3}{3!} + \frac{z^5}{5!} - \cdots}{z} = 1 - \frac{z^2}{3!} + \frac{z^4}{5!} - \cdots$
步骤3:分析奇点类型
展开式中没有负幂项(即$z^{-1}$项的系数为$0$),因此$z=0$是$f(z)$的可去奇点。
步骤4:计算留数
根据留数定义,$z^{-1}$项的系数即为留数。由于展开式中无此项目,故:
$\text{Res}[f(z), 0] = 0$