设U和V都是调和函数,若V是U的共轭调和函数,则-U是V的共轭调和函数。()A. 正确B. 错误
- A. 正确
- B. 错误
题目解答
答案
解析
考查要点:本题主要考查共轭调和函数的定义及柯西-黎曼方程的应用。
解题核心思路:
若$U$和$V$是共轭调和函数对,则它们的偏导数满足柯西-黎曼方程。通过分析$-U$与$V$的偏导数关系,验证是否满足柯西-黎曼方程,从而判断$-U$是否为$V$的共轭调和函数。
破题关键点:
- 共轭调和函数的定义:若$U + iV$是解析函数,则$U$和$V$满足柯西-黎曼方程。
- 符号变换对偏导数的影响:将$U$替换为$-U$后,需重新推导偏导数关系,判断是否仍满足柯西-黎曼方程。
共轭调和函数的性质:
若$U$和$V$是共轭调和函数对,则它们的偏导数满足:
$\frac{\partial U}{\partial x} = \frac{\partial V}{\partial y}, \quad \frac{\partial U}{\partial y} = -\frac{\partial V}{\partial x}.$
验证$-U$是否为$V$的共轭调和函数:
假设$V$是实部,$-U$是虚部,需验证是否满足柯西-黎曼方程:
-
第一个方程:
$\frac{\partial V}{\partial x} = \frac{\partial (-U)}{\partial y} \implies \frac{\partial V}{\partial x} = -\frac{\partial U}{\partial y}.$
根据原方程$\frac{\partial U}{\partial y} = -\frac{\partial V}{\partial x}$,代入得:
$\frac{\partial V}{\partial x} = -\left(-\frac{\partial V}{\partial x}\right) = \frac{\partial V}{\partial x},$
方程成立。 -
第二个方程:
$\frac{\partial V}{\partial y} = -\frac{\partial (-U)}{\partial x} \implies \frac{\partial V}{\partial y} = \frac{\partial U}{\partial x}.$
根据原方程$\frac{\partial U}{\partial x} = \frac{\partial V}{\partial y}$,代入得:
$\frac{\partial V}{\partial y} = \frac{\partial V}{\partial y},$
方程成立。
结论:$-U$与$V$满足柯西-黎曼方程,因此$-U$是$V$的共轭调和函数。