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数学
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:

  1. 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)。
  2. 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 $|z| < \frac{1}{4}$。
  3. 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 $0$。

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