题目
5.[单选题]设C为正向圆周|z|=2,则oint_(c)(cos z)/((z-1)^2)dz等于()A. (A)-sin1;B. (B)0;C. (C)cos1;D. (D)-2πisin1.
5.[单选题]
设C为正向圆周|z|=2,则$\oint_{c}\frac{\cos z}{(z-1)^{2}}dz$等于()
A. (A)-sin1;
B. (B)0;
C. (C)cos1;
D. (D)-2πisin1.
题目解答
答案
D. (D)-2πisin1.
解析
考查要点:本题主要考查复变函数中的留数定理应用,特别是计算二阶极点的留数。
解题核心思路:
- 确定奇点位置:被积函数的分母为$(z-1)^2$,奇点$z=1$位于积分路径$|z|=2$内部。
- 应用留数定理:积分结果为$2\pi i$乘以奇点处的留数。
- 计算二阶极点的留数:利用公式$\text{Res}(f,1) = \frac{\phi^{(1)}(1)}{1!}$,其中$\phi(z) = \cos z$。
破题关键:
- 识别奇点类型(二阶极点)并选择正确的留数计算公式。
- 正确求导:对$\cos z$求一阶导数得到$-\sin z$,代入$z=1$计算留数。
步骤1:确定奇点位置
被积函数$\frac{\cos z}{(z-1)^2}$的奇点为$z=1$,而积分路径$|z|=2$包含该点(因$|1|=1 < 2$),故需计算该点的留数。
步骤2:计算二阶极点的留数
设$\phi(z) = \cos z$,则函数可表示为$\frac{\phi(z)}{(z-1)^2}$。根据二阶极点的留数公式:
$\text{Res}\left(\frac{\phi(z)}{(z-1)^2}, 1\right) = \frac{\phi'(1)}{1!} = \frac{d}{dz} (\cos z)\Big|_{z=1} = -\sin 1.$
步骤3:应用留数定理
积分结果为:
$\oint_{C} \frac{\cos z}{(z-1)^2} dz = 2\pi i \cdot \text{Res}\left(\frac{\cos z}{(z-1)^2}, 1\right) = 2\pi i \cdot (-\sin 1) = -2\pi i \sin 1.$