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数学
题目

设函数f(z)与g(z)分别以z=a为本性奇点与m阶极点,则z=a为函数f(z)g(z)的( )。A. 可去奇点B. 本性奇点C. m阶极点D. 小于m阶极点

设函数f(z)与g(z)分别以z=a为本性奇点与m阶极点,则z=a为函数f(z)g(z)的( )。

A. 可去奇点

B. 本性奇点

C. m阶极点

D. 小于m阶极点

题目解答

答案

B. 本性奇点

解析

考查要点:本题主要考查复变函数中奇点类型的判定,特别是本性奇点与极点相乘后的性质。

解题核心思路:

  • 本性奇点的函数在奇点处的洛朗展开式有无限多个负幂次项,而m阶极点的函数展开式中主部仅有有限个负幂次项(最高次为$z^{-m}$)。
  • 乘积$f(z)g(z)$的洛朗展开式中,主部由$f(z)$的无限项与$g(z)$的有限项相乘产生,最终仍保留无限个负幂次项,因此奇点类型仍为本性奇点。

破题关键点:

  • 明确本性奇点和极点的洛朗展开形式差异。
  • 理解乘积展开后主部项的无限性决定了奇点类型。

设函数$f(z)$在$z=a$处为本性奇点,则其洛朗展开式为:
$f(z) = \sum_{n=-\infty}^{-1} a_n (z-a)^n + \sum_{n=0}^{\infty} a_n (z-a)^n$
其中主部(负幂次项)有无限多项。

函数$g(z)$在$z=a$处为m阶极点,可表示为:
$g(z) = (z-a)^{-m} h(z)$
其中$h(z)$在$z=a$处解析且$h(a) \neq 0$,其洛朗展开式主部仅有有限项(最高次为$(z-a)^{-m}$)。

乘积$f(z)g(z)$的展开式:
$f(z)g(z) = \left( \sum_{n=-\infty}^{-1} a_n (z-a)^n + \sum_{n=0}^{\infty} a_n (z-a)^n \right) \cdot (z-a)^{-m} h(z)$

主部分析:

  • $f(z)$的主部$\sum_{n=-\infty}^{-1} a_n (z-a)^n$与$(z-a)^{-m}$相乘后,生成新的主部项:
    $\sum_{n=-\infty}^{-1} a_n (z-a)^{n-m}$
    由于$n$从$-\infty$到$-1$,$n-m$的取值范围仍为$-\infty$到$-m-1$,即主部仍有无限多项。
  • $h(z)$的展开式为泰勒级数,与主部相乘不会改变主部的无限性。

因此,$f(z)g(z)$在$z=a$处的洛朗展开式主部仍为无限多项,故$z=a$为本性奇点。

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