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数学
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1【单选题】关于区域|z-1|>4,描述正确的是()。A. 单连通有界区域B. 单连通无界区域C. 多连通有界区域D. 多连通无界区域

1【单选题】关于区域$|z-1|>4$,描述正确的是()。

A. 单连通有界区域

B. 单连通无界区域

C. 多连通有界区域

D. 多连通无界区域

题目解答

答案

B. 单连通无界区域

解析

本题考查复变函数中区域的连通性和有界性的判断。解题思路是先根据复数的模的几何意义确定区域的形状,再根据单连通、多连通以及有界、无界的定义来判断该区域的性质。

步骤一:确定区域$\vert z - 1\vert\gt{}4$的几何意义

设$z=x + iy$,其中$x,y\in R$,则$z - 1=(x - 1)+iy$。
根据复数模的计算公式$\vert a+bi\vert=\sqrt{a^{2}+b^{2}}$($a,b\in R$),可得$\vert z - 1\vert=\sqrt{(x - 1)^{2}+y^{2}}$。
那么不等式$\vert z - 1\vert\gt{}4$可转化为$\sqrt{(x - 1)^{2}+y^{2}}\gt{}4$,两边同时平方得到$(x - 1)^{2}+y^{2}\gt{}16$。
在复平面上,$(x - 1)^{2}+y^{2}=16$表示以点$(1,0)$为圆心,半径$r = 4$的圆。所以$(x - 1)^{2}+y^{2}\gt{}16$表示的是复平面上以点$(1,0)$为圆心,半径为$4$的圆的外部区域。

步骤二:判断区域的连通性

  • 单连通区域的定义:如果区域$D$内任意一条简单闭曲线的内部都属于$D$,则称$D$为单连通区域。
  • 多连通区域的定义:不是单连通区域的连通区域称为多连通区域。
    对于圆$(x - 1)^{2}+y^{2}=16$外部的区域,任意一条简单闭曲线的内部要么完全在该区域内,要么完全不在该区域内,满足单连通区域的定义,所以该区域是单连通区域。

步骤三:判断区域的有界性

  • 有界区域的定义:如果存在一个正数$M$,使得区域$D$内的所有点$z$都满足$\vert z\vert\lt{}M$,则称$D$为有界区域。
  • 无界区域的定义:不是有界区域的区域称为无界区域。
    在圆$(x - 1)^{2}+y^{2}=16$外部的区域,无论取多大的正数$M$,总可以在该区域内找到点$z$使得$\vert z\vert\gt{}M$,不满足有界区域的定义,所以该区域是无界区域。

综上,区域$\vert z - 1\vert\gt{}4$是单连通无界区域。

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