题目
函数 f(z) = (sin z)/(z) 在 z = 0 的奇点类型是()A. 极点B. 非孤立奇点C. 本性奇点D. 可去奇点
函数 $f(z) = \frac{\sin z}{z}$ 在 $z = 0$ 的奇点类型是()
A. 极点
B. 非孤立奇点
C. 本性奇点
D. 可去奇点
题目解答
答案
D. 可去奇点
解析
本题考查复变函数中奇点类型的判断,解题思路是根据奇点类型的定义,通过分析函数在奇点处的极限情况来确定奇点类型。
步骤一:明确奇点类型的判断方法
- 可去奇点:若$\lim\limits_{z \to z_0} f(z)$存在且为有限值,则$z_0$为$f(z)$的可去奇点。
- 极点:若$\lim\limits_{z \to z_0} f(z) = \infty$,则$z_0$为$f(z)$的极点。
- 本性奇点:若$\lim\limits_{z \to z_0} f(z)$不存在且不为$\infty$,则$z_0$为$f(z)$的本性奇点。
- 非孤立奇点:若在$z_0$的任意去心邻域内都有$f(z)$的其他奇点,则$z_0$为$f(z)$的非孤立奇点。
步骤二:分析函数$f(z)=\frac{\sin z}{z}$在$z = 0$处的极限
已知$\sin z$的泰勒展开式为$\sin z=z-\frac{z^3}{3!}+\frac{z^5}{5!}-\cdots=\sum_{n = 0}^{\infty}\frac{(-1)^n}{(2n + 1)!}z^{2n+1}$,$z\in C$。
则$f(z)=\frac{\sin z}{z}=\frac{z-\frac{z^3}{3!}+\frac{z^5}{5!}-\cdots}{z}=1-\frac{z^2}{3!}+\frac{z^4}{5!}-\cdots=\sum_{n = 0}^{\infty}\frac{(-1)^n}{(2n + 1)!}z^{2n}$,$z\neq 0$。
求$\lim\limits_{z \to 0} f(z)$,即$\lim\limits_{z \to 0}\frac{\sin z}{z}$,根据洛必达法则,对分子分母分别求导:
$\lim\limits_{z \to 0}\frac{\sin z}{z}=\lim\limits_{z \to 0}\frac{(\sin z)'}{(z)'}=\lim\limits_{z \to 0}\frac{\cos z}{1}=\cos 0 = 1$。
因为$\lim\limits_{z \to 0} f(z)=1$存在且为有限值,所以$z = 0$是$f(z)=\frac{\sin z}{z}$的可去奇点。