题目
设c为任意实常数,那么由调和函数u=x²-y²确定的解析函数f(z)=u+iv是()A. iz²+cB. iz²+icC. z²+cD. z²+ic
设c为任意实常数,那么由调和函数u=x²-y²确定的解析函数f(z)=u+iv是()
A. iz²+c
B. iz²+ic
C. z²+c
D. z²+ic
题目解答
答案
D. z²+ic
解析
步骤 1:确定调和函数u=x²-y²
调和函数u=x²-y²是解析函数f(z)=u+iv的实部。根据解析函数的性质,实部和虚部满足柯西-黎曼方程。
步骤 2:应用柯西-黎曼方程
根据柯西-黎曼方程,有:
∂u/∂x = ∂v/∂y
∂u/∂y = -∂v/∂x
将u=x²-y²代入,得到:
∂u/∂x = 2x
∂u/∂y = -2y
因此,有:
∂v/∂y = 2x
∂v/∂x = 2y
步骤 3:求解虚部v
对∂v/∂y = 2x积分,得到:
v = 2xy + g(x)
其中g(x)是关于x的任意函数。
对∂v/∂x = 2y积分,得到:
v = 2xy + h(y)
其中h(y)是关于y的任意函数。
由于v = 2xy + g(x) = 2xy + h(y),可以得到g(x) = h(y) = c,其中c为任意实常数。
因此,v = 2xy + c。
步骤 4:确定解析函数f(z)
解析函数f(z) = u + iv = x² - y² + i(2xy + c)。
由于z = x + iy,有z² = (x + iy)² = x² - y² + 2ixy。
因此,f(z) = z² + ic。
调和函数u=x²-y²是解析函数f(z)=u+iv的实部。根据解析函数的性质,实部和虚部满足柯西-黎曼方程。
步骤 2:应用柯西-黎曼方程
根据柯西-黎曼方程,有:
∂u/∂x = ∂v/∂y
∂u/∂y = -∂v/∂x
将u=x²-y²代入,得到:
∂u/∂x = 2x
∂u/∂y = -2y
因此,有:
∂v/∂y = 2x
∂v/∂x = 2y
步骤 3:求解虚部v
对∂v/∂y = 2x积分,得到:
v = 2xy + g(x)
其中g(x)是关于x的任意函数。
对∂v/∂x = 2y积分,得到:
v = 2xy + h(y)
其中h(y)是关于y的任意函数。
由于v = 2xy + g(x) = 2xy + h(y),可以得到g(x) = h(y) = c,其中c为任意实常数。
因此,v = 2xy + c。
步骤 4:确定解析函数f(z)
解析函数f(z) = u + iv = x² - y² + i(2xy + c)。
由于z = x + iy,有z² = (x + iy)² = x² - y² + 2ixy。
因此,f(z) = z² + ic。