Страница сетевой поддержки учеников Тимура Юрьевича Альпина

26.11.2013

Из домашнего задания гр.620а (по просьбе тов. Улахович)

Filed under: ТФКП — Shine @ 7:31 пп

Восстановить аналитическую функцию f (z) = u+ iv  , про которую известно, что она:

1) Имеет мнимую часть v = atctg y
        x  ,

2) Имеет известное значение в некоторой точке: f(1) = 0  .

Об аналитической функции мы знаем, что

{ u′ =    v′,
  ux′ =  - vy′.
   y       x
(1)

Воспользовавшись первым уравнением и подставиви в него известное v  , получим  ′
ux  :

 ′    ′   d     y      x
ux = vy = dy atctgx-= x2-+y2-.

Проинтегрируем обе части полученного по x  , и получим u  с точностью до произвольной функции от y  :

    ∫                (      )           ∘ -------
u =   -2-x--2dx = 1ln x2 + y2 + φ (y) = ln x2 + y2 + φ (y).
      x  + y      2
(2)

Для определения ч воспользуемся вторым уравнением из условий (1):

       (                  )
u′=  d-  1ln(x2 + y2)+ φ (y) = --y---+φ ′(y) = - v′= --datctgy-= --1---y- = --y---,
 y   dy  2                     x2 + y2          x    dx     x   yx22 + 1 x2  x2 + y2

откуда

φ ′(y) = 0,

φ(y) = C = const.

На этот раз нами добавляется к первообразной константа (а не, например, фукнция от x  ), ибо φ(y)  , в отличиче от u  , есть функция одной переменной.

В силу (2),

     ∘ -------
u = ln x2 +y2 + C.

Тогда мы можем определить функцию с точностью до постоянного действительного слагаемого.

                ∘ -2---2-          y-
f (z) = u+ iv = ln x + y + C + iatctgx .

Зная значение функции в единице, мы сможем это слагаемое определить:

f (1) = f (z)| x = 1 = 0+ C + 0 = 0,
             y = 0

C = 0,

        ∘ -------       y
f (z) = ln x2 + y2 +iatctg-.
                        x

Что за функция у нас получилась? Мы знаем, что при z = reiφ  ,

Lnz = lnr +i(φ + 2πk),   k ∈ ℤ;

при этом     ∘ -------
r =   x2 + y2  ,          y
φ = arctg--
         x  при x > 0  и          y
φ = arctg -+ π
         x  при x < 0  . Сравнив полученную функцию с логарифмом аргумента в алгебраической форме, придём к выводу, что в правой полуплоскости (Rez = x > 0  ) мы получили главную ветвь логарифма (при k = 0  ). В левой полуплоскости

        ∘ -------  (         )
Lnz = ln   x2 + y2 + i atctg y+ π ,
                         x

но, по-прежнему,

f (z) = ln∘x2-+-y2-+iatctg y.
                        x

Значит, там

f (z) = Lnz - iπ.

Окончательный ответ запишем так:

       {
         Lnz,      Rez > 0
f (z) =   Lnz - iπ,  Rez < 0 ,  Ln1 = 0.

При x = 0  функция не определена.

Комментариев нет »

No comments yet.

RSS feed for comments on this post.

Leave a comment

Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться.

Хостингом угостил Вадим "Moose" Калинников