题目
设C是正向圆周|z|=(1)/(4),则oint_(C) tan pi z , dz的值为().A. -1B. 2C. 1D. 0
设C是正向圆周$|z|=\frac{1}{4}$,则$\oint_{C} \tan \pi z \, dz$的值为().
A. -1
B. 2
C. 1
D. 0
题目解答
答案
D. 0
解析
考查要点:本题主要考查复变函数的积分计算,涉及奇点分析和柯西积分定理或留数定理的应用。
解题核心思路:
- 确定被积函数的奇点位置:$\tan \pi z$ 的奇点由 $\cos \pi z = 0$ 决定,解得 $z = \frac{1}{2} + k$($k$ 为整数)。
- 判断奇点是否在积分路径内:积分路径为 $|z| = \frac{1}{4}$,需验证所有奇点是否满足 $|z| < \frac{1}{4}$。
- 应用积分定理:若围道内无奇点,则根据柯西积分定理或留数定理,积分值为 $0$。
破题关键:
- 奇点位置的计算和模长比较是核心步骤,需明确所有奇点均位于积分路径外。
步骤1:确定被积函数的奇点
$\tan \pi z = \frac{\sin \pi z}{\cos \pi z}$ 的奇点由分母 $\cos \pi z = 0$ 决定,解得:
$\pi z = \frac{\pi}{2} + k\pi \quad \Rightarrow \quad z = \frac{1}{2} + k \quad (k \in \mathbb{Z}).$
这些奇点均为简单极点。
步骤2:判断奇点是否在积分路径内
积分路径为 $|z| = \frac{1}{4}$,需检查奇点 $z = \frac{1}{2} + k$ 是否满足 $|z| < \frac{1}{4}$:
- 当 $k = 0$ 时,$z = \frac{1}{2}$,模长为 $\frac{1}{2} > \frac{1}{4}$,在路径外。
- 其他整数 $k$ 对应的 $z$ 的模长均 $\geq \frac{1}{2}$,均不在路径内。
结论:积分路径内无奇点。
步骤3:应用积分定理
由于 $\tan \pi z$ 在积分路径 $C$ 及其内部解析,根据柯西积分定理,积分值为 $0$。
或根据留数定理,围道内无奇点,留数和为 $0$,积分值亦为 $0$。