题目
设C为正向圆周|z|=(1)/(2),则oint_(c)(z^3cosfrac(1)/(z-2))((1-z)^2)dz=____.
设C为正向圆周$|z|=\frac{1}{2}$,则$\oint_{c}\frac{z^{3}\cos\frac{1}{z-2}}{(1-z)^{2}}dz=$____.
题目解答
答案
被积函数为 $\frac{z^3 \cos \frac{1}{z-2}}{(1-z)^2}$,其奇点为 $z=1$(二阶极点)和 $z=2$($\cos \frac{1}{z-2}$ 的奇点)。
积分曲线为正向圆周 $|z| = \frac{1}{2}$,包含区域为 $|z| < \frac{1}{2}$。
由于 $|1| = 1$ 和 $|2| = 2$ 均大于 $\frac{1}{2}$,奇点均在圆外。
根据柯西定理,解析函数在闭合曲线上的积分为零。
答案:$\boxed{0}$
解析
考查要点:本题主要考查复变函数积分的计算,特别是利用柯西积分定理判断积分值的能力。关键在于分析被积函数的奇点位置,并判断这些奇点是否位于积分路径内部。
解题核心思路:
- 确定被积函数的奇点:分母为零的点和余弦函数内部的奇点。
- 判断奇点是否在积分路径内:比较奇点到原点的距离与积分路径半径。
- 应用柯西积分定理:若积分路径内无奇点,则积分值为零。
破题关键点:
- 奇点定位:分母 $(1-z)^2$ 对应 $z=1$(二阶极点),$\cos\frac{1}{z-2}$ 对应 $z=2$(本质奇点)。
- 奇点位置判断:积分路径为 $|z|=\frac{1}{2}$,奇点 $z=1$ 和 $z=2$ 均在路径外。
- 定理应用:路径内无奇点,积分结果为 $0$。
步骤1:分析被积函数的奇点
被积函数为 $\frac{z^3 \cos\frac{1}{z-2}}{(1-z)^2}$,其奇点由分母和余弦函数内部的奇点决定:
- 分母 $(1-z)^2$ 的奇点:当 $1-z=0$ 时,即 $z=1$,此处为二阶极点。
- 余弦函数 $\cos\frac{1}{z-2}$ 的奇点:当 $z=2$ 时,$\frac{1}{z-2}$ 无定义,此处为本质奇点。
步骤2:判断奇点是否在积分路径内
积分路径为正向圆周 $|z|=\frac{1}{2}$,其半径为 $\frac{1}{2}$,中心在原点。计算奇点到原点的距离:
- $z=1$ 的模为 $1$,大于 $\frac{1}{2}$,故在路径外。
- $z=2$ 的模为 $2$,同样大于 $\frac{1}{2}$,也在路径外。
因此,积分路径内无任何奇点。
步骤3:应用柯西积分定理
柯西积分定理指出:若函数在闭合路径及其内部解析,则积分值为零。本题中,被积函数在 $|z|<\frac{1}{2}$ 内解析,故积分结果为 $0$。