题目
设 f(z)= x^2 + iy^2,则 f'(1+i)= ____。A. 2B. 2iC. 1+iD. 2+2i
设 $f(z)= x^2 + iy^2$,则 $f'(1+i)= \_\_\_\_$。
A. 2
B. 2i
C. 1+i
D. 2+2i
题目解答
答案
A. 2
解析
本题考查复变函数导数的计算。解题思路是先根据复变函数导数的定义,将函数$f(z)=x^2 + iy^2$表示为$f(z)=u(x,y)+iv(x,y)$的形式,其中$u(x,y)=x^2$,$v(x,y)=y^2$,然后分别求出$u(x,y)$和$v(x,y)$关于$x$和$y$的偏导数,再根据柯西 - 黎曼方程判断函数在某点是否可导,若可导则利用导数公式$f^\prime(z)=\frac{\partial u}{\partial x}+i\frac{\partial v}{\partial x}$计算导数,最后将$z = 1 + i$代入导数表达式求出$f^\prime(1 + i)$。
- 确定$u(x,y)$和$v(x,y)$:
已知$f(z)=x^2 + iy^2$,则$u(x,y)=x^2$,$v(x,y)=y^2$。 - 求偏导数:
- 对$u(x,y)=x^2$求关于$x$和$y$的偏导数:
根据求导公式$(x^n)^\prime=nx^{n - 1}$,可得$\frac{\partial u}{\partial x}=2x$,$\frac{\partial u}{\partial y}=0$。 - 对$v(x,y)=y^2$求关于$x$和$y$的偏导数:
同理可得$\frac{\partial v}{\partial x}=0$,$\frac{\partial v}{\partial y}=2y$。
- 对$u(x,y)=x^2$求关于$x$和$y$的偏导数:
- 判断函数可导性:
柯西 - 黎曼方程为$\frac{\partial u}{\partial x}=\frac{\partial v}{\partial y}$且$\frac{\partial u}{\partial y}=-\frac{\partial v}{\partial x}$。
将$\frac{\partial u}{\partial x}=2x$,$\frac{\partial u}{\partial y}=0$,$\frac{\partial v}{\partial x}=0$,$\frac{\partial v}{\partial y}=2y$代入柯西 - 黎曼方程,可得$2x = 2y$且$0 = 0$,即$x = y$时函数可导。 - 计算导数:
当函数可导时,$f^\prime(z)=\frac{\partial u}{\partial x}+i\frac{\partial v}{\partial x}$,将$\frac{\partial u}{\partial x}=2x$,$\frac{\partial v}{\partial x}=0$代入可得$f^\prime(z)=2x$。 - 求$f^\prime(1 + i)$:
已知$z = 1 + i$,则$x = 1$,$y = 1$,满足$x = y$,函数在该点可导。
将$x = 1$代入$f^\prime(z)=2x$,可得$f^\prime(1 + i)=2\times1 = 2$。