题目
设C为单位圆|z|=1的上半圆周,起点-1,终点1,则oint_(c)overline(z)dz=____A. 0B. 2pi iC. -pi iD. pi i
设C为单位圆|z|=1的上半圆周,起点-1,终点1,则$\oint_{c}\overline{z}dz=$____
A. 0
B. $ 2\pi i$
C. $-\pi i$
D. $\pi i$
题目解答
答案
C. $-\pi i$
解析
本题考查复变函数沿曲线的积分计算,解题思路是先将曲线$C$用参数方程表示出来,再将$\overline{z}$和$dz$用参数表示,最后将曲线积分转化为定积分进行计算。
已知$C$为单位圆$\vert z\vert = 1$的上半圆周,起点$-1$,终点$1$,则可令$z = e^{i\theta}$,$\theta$的取值范围是从$\pi$到$0$。
- 步骤一:求$\overline{z}$和$dz$关于$\theta$的表达式
因为$z = e^{i\theta}=\cos\theta + i\sin\theta$,所以$\overline{z}=\cos\theta - i\sin\theta = e^{-i\theta}$。
对$z = e^{i\theta}$求导,根据求导公式$(e^{ax})^\prime = ae^{ax}$可得$dz = ie^{i\theta}d\theta$。 - 步骤二:将曲线积分转化为定积分
将$\overline{z}=e^{-i\theta}$和$dz = ie^{i\theta}d\theta$代入曲线积分$\oint_{C}\overline{z}dz$中,可得:
$\oint_{C}\overline{z}dz=\int_{\pi}^{0}e^{-i\theta}\cdot ie^{i\theta}d\theta$ - 步骤三:计算定积分
对$\int_{\pi}^{0}e^{-i\theta}\cdot ie^{i\theta}d\theta$进行化简,根据指数运算法则$a^m\cdot a^n = a^{m + n}$可得:
$\int_{\pi}^{0}e^{-i\theta}\cdot ie^{i\theta}d\theta = i\int_{\pi}^{0}e^{-i\theta + i\theta}d\theta = i\int_{\pi}^{0}e^{0}d\theta = i\int_{\pi}^{0}1d\theta$
再根据定积分基本公式$\int_{a}^{b}1dx = b - a$可得:
$i\int_{\pi}^{0}1d\theta = i\cdot(0 - \pi)= -\pi i$