题目
2.下列函数何处可导?何处解析?-|||-(1) (z)=(x)^2-iy ;-|||-(2) (z)=2(x)^3+3(y)^3i;-|||-(3) (z)=x(y)^2+i(x)^2y-|||-;(4) (z)=sin xchy+icos xshy.

题目解答
答案

解析
本题主要考察复变函数的可导性与解析性,核心依据是柯西 - 黎曼(Cauchy - Riemann,C - R)方程及相关定理。复变函数$f(z)=u(x,y)+iv(x,y)$在点$z=x+iy$可导的必要条件是$u(x,y)$和$v(x,y)$在该点可微,且满足C - R方程:$\frac{\partial u}{\partial x}=\frac{\partial v}{\partial y}$,$\frac{\partial u}{\partial y}=-\frac{\partial v}{\partial x}$;解析的定义是在区域内处处可导。
(1)$f(z)=x^2 - iy$
- 实部$u=x^2$,虚部$v=-y$
- 一阶偏导数:
$\frac{\partial u}{\partial x}=2x$,$\frac{\partial u}{\partial y}=0$,$\frac{\partial v}{\partial x}=0$,$\frac{\partial v}{\partial y}=-1$ - C - R方程:要求$2x=-1$(即$x=-\frac{1}{2}$)且$0=0$,仅在直线$x=-\frac{1}{2}$上满足。
- 可导与解析:仅在直线$x=-\frac{1}{2}$上可导,但直线不是区域,故处处不解析。
(2)$f(z)=2x^3 + 3y^3$(注:原答案“$\sqrt{2}x\林\sqrt{3}y=0$”应为笔误,修正为$2x=3y$)
- 实部$u=2x^3$,虚部$v=3y^3$
- 一阶偏导数:
$\frac{\partial u}{\partial x}=6x^2$,$\frac{\partial u}{\partial y}=0$,$\frac{\partial v}{\partial x}=0$,$\frac{\partial v}{\partial y}=9y^2$ - C - R方程:要求$6x^2=9y^2$(即$2x^2=3y^2$)且$0=0$,解得$y=\pm\frac{\sqrt{6}}{3}x$(两条直线)。
- 可导与解析:仅在两条直线上可导,非区域,故处处不解析。
(3)$f(z)=xy^2 + ix^2y$
- 实部$u=xy^2$,虚部$v=x^2y$
- 一阶偏导数:
$\frac{\partial u}{\partial x}=y^2$,$\frac{\partial u}{\partial y}=2xy$,$\frac{\partial v}{\partial x}=2xy$,$\frac{\partial v}{\partial y}=x^2$ - C - R方程:要求$y^2=x^2$且$2xy=-2xy$,即$y=\pm x$且$xy=0$,仅交点$(0,0)$满足。
- 可导与解析:仅在原点$z=0$处可导,非区域,故处处不解析。
(4)$f(z)=\sin x\cosh y + i\cos x\sinh y$
- 实部$u=\sin x\cosh y$,虚部$v=\cos x\sinh y$
- 一阶偏导数:
$\frac{\partial u}{\partial x}=\cos x\cosh y$,$\frac{\partial u}{\partial y}=\sin x\sinh y$,$\frac{\partial v}{\partial x}=-\sin x\sinh y$,$\frac{\partial v}{\partial y}=\cos x\cosh y$ - C - R方程:$\frac{\partial u}{\partial x}=\frac{\partial v}{\partial y}=\cos x\cosh y$,$\frac{\partial u}{\partial y}=-\frac{\partial v}{\partial x}=\sin x\sinh y$,在全平面满足,且偏导数连续。
- 可导与解析:在复平面处处可导,处处解析。