题目
2.(单选题) 若函数f(z)=x^2+2xy-y^2+i(y^2+axy-x^2)在复平面内处处解析,那么实常数a=A. 0B. 1C. 2D. -2
2.(单选题) 若函数$f(z)=x^{2}+2xy-y^{2}+i(y^{2}+axy-x^{2})$在复平面内处处解析,那么实常数a=
A. 0
B. 1
C. 2
D. -2
题目解答
答案
C. 2
解析
考查要点:本题主要考查复变函数解析的条件,即柯西-黎曼方程的应用。需要根据给定的复变函数形式,分离实部和虚部,计算偏导数并代入柯西-黎曼方程,解出未知常数。
解题核心思路:
- 分离实部和虚部:将函数$f(z)$分解为实部$u(x,y)$和虚部$v(x,y)$。
- 计算偏导数:分别求出$u$和$v$对$x$和$y$的偏导数。
- 代入柯西-黎曼方程:联立方程$\frac{\partial u}{\partial x} = \frac{\partial v}{\partial y}$和$\frac{\partial u}{\partial y} = -\frac{\partial v}{\partial x}$,解出$a$的值。
破题关键点:
- 正确分离实虚部分,避免符号错误。
- 准确计算偏导数,注意运算细节。
- 联立方程时消去变量,确保方程对所有$x,y$成立。
设函数$f(z) = u(x,y) + iv(x,y)$,其中:
$u(x,y) = x^2 + 2xy - y^2, \quad v(x,y) = y^2 + axy - x^2$
步骤1:计算偏导数
- $\frac{\partial u}{\partial x} = 2x + 2y$
- $\frac{\partial u}{\partial y} = 2x - 2y$
- $\frac{\partial v}{\partial x} = ay - 2x$
- $\frac{\partial v}{\partial y} = 2y + ax$
步骤2:代入柯西-黎曼方程
-
第一方程:$\frac{\partial u}{\partial x} = \frac{\partial v}{\partial y}$
$2x + 2y = 2y + ax \implies 2x = ax \implies a = 2$ -
第二方程:$\frac{\partial u}{\partial y} = -\frac{\partial v}{\partial x}$
$2x - 2y = -(ay - 2x) \implies 2x - 2y = -ay + 2x \implies -2y = -ay \implies a = 2$
结论:两个方程均解得$a = 2$,因此实常数$a$的值为2。