24 设f(z)=sin z,则下列命题中,不正确的是()。A. f(z) 在复平面上处处解析B. f(z) 以2π为周期C. f(z)=(e^z-e^-z)/(2)D. |f(z)| 是无界的
A. $f(z) $在复平面上处处解析
B. $f(z) $以2π为周期
C. $f(z)=\frac{e^{z}-e^{-z}}{2}$
D. $|f(z)| $是无界的
题目解答
答案
解析
本题主要考查复变函数 $\sin z$ 的性质,包括解析性、周期性、表达式以及模的有界性。解题思路是依次分析每个选项,根据复变函数 $\sin z$ 的相关定义和性质来判断其正确性。
选项A
根据复变函数解析性的定义,若函数 $f(z)$ 在区域 $D$ 内可导,则称 $f(z)$ 在 $D$ 内解析。对于 $f(z)=\sin z$,其导数为 $f^\prime(z)=\cos z$,而 $\cos z$ 在复平面上处处有定义,即 $\sin z$ 在复平面上处处可导,所以 $f(z)=\sin z$ 在复平面上处处解析,选项A正确。
选项B
根据周期函数的定义,若存在非零常数 $T$,使得对于任意 $z$ 都有 $f(z + T) = f(z)$,则称 $f(z)$ 是以 $T$ 为周期的周期函数。
对于 $f(z)=\sin z$,有:
$\begin{align*}\sin(z + 2\pi)&=\frac{e^{i(z + 2\pi)}-e^{-i(z + 2\pi)}}{2i}\\&=\frac{e^{iz}\cdot e^{i2\pi}-e^{-iz}\cdot e^{-i2\pi}}{2i}\\&=\frac{e^{iz}\cdot 1 - e^{-iz}\cdot 1}{2i}\\&=\frac{e^{iz}-e^{-iz}}{2i}\\&=\sin z\end{align*}$
所以 $f(z)=\sin z$ 以 $2\pi$ 为周期,选项B正确。
选项C
复变函数 $\sin z$ 的定义为 $\sin z=\frac{e^{iz}-e^{-iz}}{2i}$,而不是 $\frac{e^{z}-e^{-z}}{2}$,所以选项C错误。
选项D
令 $z = iy$($y$ 为实数),则:
$\begin{align*}|\sin z|&=\left|\sin(iy)\right|\\&=\left|\frac{e^{i(iy)}-e^{-i(iy)}}{2i}\right|\\&=\left|\frac{e^{-y}-e^{y}}{2i}\right|\\&=\frac{|e^{-y}-e^{y}|}{2}\end{align*}$
当 $y\to +\infty$ 时,$e^{y}\to +\infty$,$e^{-y}\to 0$,则 $\frac{|e^{-y}-e^{y}|}{2}\to +\infty$,所以 $|f(z)|$ 是无界的,选项D正确。