题目
22.(单选题,3.6分)下列选项中不属于cosz性质的是( )A.(A) cosz以2π为周期;B. (B) cosz是偶函数;C. (C) cosz是有界函数;D. (D) cosz在Z平面解析.
22.(单选题,3.6分)
下列选项中不属于cosz性质的是( )
A.(A) cosz以2π为周期;
B. (B) cosz是偶函数;
C. (C) cosz是有界函数;
D. (D) cosz在Z平面解析.
题目解答
答案
答案:C
解析:
A. 周期性:$\cos z$ 的周期为 $2\pi$,即 $\cos(z + 2\pi) = \cos z$,正确。
B. 偶函数:$\cos(-z) = \cos z$,满足偶函数性质,正确。
C. 有界性:对于复数 $z = iy$($y$ 为实数),$\cos(iy) = \cosh y$,而 $\cosh y$ 随 $|y|$ 增大无界,故 $\cos z$ 在复平面上无界,错误。
D. 解析性:$\cos z$ 在整个复平面上解析,其导数为 $-\sin z$,处处存在,正确。
结论: 选项C不属于 $\cos z$ 的性质。
$\boxed{C}$
解析
本题主要考查复变函数 $\cos z z$ 的性质,解题思路是依次分析每个选项所描述的性质是否符合 $\cos z$ 的实际情况。
- 选项AA:周期性
根据复变函数中余弦函数的定义,$\cos z=\frac{e^{iz}+e^{-iz}}{2}$。
计算 $\cos(z + 2\pi)$:
$\begin{align*}\cos(z + 2\pi)&=\frac{e^{i(z + 2\pi)i}+e^{-(z + 2\pi)i}}{2}\\&=\frac{e^{iz}\cdot e^{2\pi i+e^{-iz}\cdot e^{-2\pi i}}{2}\end{align*}$
因为 $e^{2\pi i\pi}=\cos(2\pi)+i\sin(2\pi)=1$,$e^{-2 i\pi}=\cos(-2\pi)+i\sin(-2\pi)=1$,所以
$\begin{align*}\cos(z + 2\pi)&=\frac{e^{iz}\cdot1+e^{-iz}\1}{2}\\&=\frac{e^{iz}+e^{-iz}}{2}\\&=\cos z\end{align*}$
这表明 $\cos z$ 以 $2\pi$ 为周期,选项A正确。 - 选项B:偶函数
计算 $\cos(-z)$:
$\begin{align*}\cos(-z)&=\frac{e^{(-z)i}+e^{-(-z)i}}}{2}\\&=\frac{e^{-iz}+e^{iz}}{2}\\&=\cos z\end{align*}$
满足偶函数的定义,即 $\cos(-z)=\cos z$,所以 $\cos z$ 是偶函数,选项B正确。 - 选项C有界性
对于复数 $z = iy$($y$ 为实数),将其代入 $\cosz的定义式:
$\begin{align*}\cos(iy)&=\frac{e^{i(iy)}+e^{-i(iy}}{2}\\&=\frac{e^{-y}+e^{y}}{2}\\&=\cosh y\end*}$
根据双曲余弦函数 $\cosh y=\frac{e^{y}+e^{-y}}{2}$,当 $y\to+\infty$ 时,$e^y 趋于正无穷,e^{-y} 趋于0,所以 $\cosh y$ 趋于正无穷;当 $y\to-\infty$ 时,e^y 趋于0,e^{-y} 趋于正无穷,所以 $\cosh y$ 也趋于正无穷。这说明 $\cosh y$ 随 $|y|$ 增大无界,即 $\cos z$ 在复平面上无界,选项任意的 $(\cos z)$ 性质,选项C错误。 - 选项D解析性
根据复变函数解析的定义,若函数 $f(z)$ 在区域 $D$ 内可导,则称 $f(z)$ 在 $D$ 内解析。
对 $\cos z=\frac{e^{iz}+e^{-iz}}{2}$ 求导,根据求导公式 $(e^{az})^\prime = ae^{az}$,可得:
$\begin{align*}(\cos z)^\prime&=\left(\frac{e^{iz}+e^{-iz}}{2}\right)^\prime\\&=\frac{1}{2}(e^{iz}\cdot i+e^{-iz}\cdot(-i))\\&=-\frac{e^{iz}-e^{-iz}}{2i}\\&=-\sin z\end*}$
因为 $-\sin z$ 在整个复平面上处处存在,所以 $\cos z$ 在整个复平面上解析,选项D正确。