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工程数学习题集(含部分湖大版《大学数学5》课后答案)(7)

来源:网络收集 时间:2019-02-16 下载这篇文档 手机版
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消去得,像曲线方程为一阿波罗斯圆.即

7. 若分式线性映射,

将圆周

Im(z)>0

|z|=1映射成直线则其余数应满足什么条件?

(3) 当时,即

解:若将圆周|z|=1映成直线,

令w=u+iv得

,

则映成.

.

即v>0,故Im(z)>0的像为Im(w)>0.

9. 求出一个将右半平面Re(z)>0映射成单位圆|w|<1的分式线性变换.

解:设映射将右半平面z0映射成w=0,则z0关于轴对称点

的像为

而落在单位圆周|z|=1,所以

,|c|=|d|.

故系数应满足ad-bc0,且|c|=|d|.

8. 试确定映射,合的像. (1)

作用下,下列集

所以所求分式线性变换形式为其中k为常数.

; (2) |z|=2; (3)

又因为

,而虚轴上的点z对

应|w|=1,不妨设z=0,则

Im(z)>0.

解:(1) Re(z)=0是虚轴,即z=iy代入得.

写成参数方程为

.

, , 故.

消去y得,像曲线方程为单位圆,即

u2+v2=1. (2) |z|=2.是一圆围,令

.

10. 映射将映射成

,实数的几何意义显什么? 解:因为

代入得化为参数方程.

从而

所以

故表示

在单位圆内处的

旋转角

.

11. 求将上半平面Im(z)>0,映射成|w|<1单位圆的分式线性变换w=f(z),并满足条件

(1) f(i)=0,

=0; (2) f(1)=1,

f(i)= .

解:将上半平面Im(z)>0, 映为单位圆|w|<1

的一般分式线性映射为w=k(Im(

)>0).

(1) 由f(i)=0得

=i,又由arg

,

,

,得

,所以

.

(2) 由f(1)=1,得k=

;由f(i)=

,

得k=

联立解得

.

12. 求将|z|<1映射成|w|<1的分式线性变换w=f(z),并满足条件:

(1) f()=0, f(-1)=1.

(2) f()=0,

, (3) f(a)=a,

.

解:将单位圆|z|<1映成单位圆|w|<1的分式线性映射,为

, |

|<1.

(1) 由f()=0,知.又由f(-1)=1,

.

.

(2) 由

f()=0,知,又

于是

.

(3) 先求

,使z=a,

,且|z|<1映成||<1.

则可知

再求

w=g(),使

=0w=a,

,且||<1映成|w|<1.

先求其反函数,它使|w|<1映为

||<1,w=a映为=0,且

,则

.

因此,所求w由等式给出.

.

13. 求将顶点在0,1,i的三角形式的内部

映射为顶点依次为0,2,1+i的三角形的内部的分式线性映射.

解:直接用交比不变性公式即可求得

=

.=.

.

14. 求出将圆环域2<|z|<5映射为圆环域4<|w|<10且使f(5)=-4的分式线性映射. 解:因为z=5,-5,-2,2映为w=-4,4,10,-10,由交比不变性,有

=∶

故w=f(z)应为

∶=∶

即 =.

讨论求得映射是否合乎要求,由于w=f(z)将|z|=2映为|w|=10,且将z=5映为w=-4.所以|z|>2映为|w|<10.又w=f(z)将|z|=5

映为|w|=4,将z=2映为w=-10,所以将|z|<5映为|w|>4,由此确认,此函数合乎要求. 15.映射

将z平面上的曲线

映射到w平面上的什么

曲线? 解:略.

16. 映射w=ez将下列区域映为什么图形. (1) 直线网Re(z)=C1,Im(z)=C2; (2) 带形区域

;

(3) 半带形区域

.

解:(1) 令z=x+iy, Re(z)=C1,

z=C1+iy, Im(z)=C2,则

z=x+iC2

将直线Re(z)映成圆周

直线Im(z)=C2映为射线.

(2) 令z=x+iy,

,则

将带形区域

映为的张角为

的角形区

域.

(3) 令z=x+iy,x>0,0

,

.则

半带

Re(z)>0,0

映为

|w|>1, ().

为半带形00;最后用

17. 求将单位圆的外部|z|>1保形映射为全平面除去线段-1

映为所求区域,故

.

解:先用映射再用分式线性映射.

将|z|>1映为|w1|<1,

19. 求将Im(z)<1去掉单位圆|z|<1保形映射为上半平面Im(w)>0的映射. 解:略.

20. 映射将半带形区域00保形映射为平面上的什么区域. 解:

将|w1|<1映为上半平面

Im(w2)>0, 然后用幂函数

映为有

割痕为正实轴的全平面,最后用分式线性映

因为

射全平面. 故

将区域映为有割痕[-1,1]的

可以分解为

w1=iz ,

由于

在所给区域单叶解析,所以

(1) w1=iz将半带域旋转

. 18.

0

(2)

,Im(z)=0的带形区域

,映为

将区域映为单位圆的上半

圆内部|w2|<1,Im(w2)>0.

映射为半带形区域,Re(w)>0的映射.

解:用

将区域映为有割痕(0,1)的

(3) 面Im(w)<0.

将区域映为下半平

习题 七

1.证明:如果f(t)满足傅里叶变换的条件,当f(t)为奇函数时,则有

右半平面Re(w1)>0;再用半平面映为有割痕(-又用

其中当

,-1]的单位圆外域;

将区域映为去上半单位圆

将区域映

f(t)为偶函数时,则有

内部的上半平面;再用

其中证明:

因为

为f(t)的傅里叶变换

其中

3.

当f(t)为奇函数时,从而

为偶函数,从而

为奇函数,

计算函数

.

解:

为奇数。

4.求下列函数的傅里叶变换

=

解:

所以,当f(t)为奇函数时,有

(2)

同理,当f(t)为偶函数时,有

.其中

所以根据傅里叶变换的微分性质可得

2.在上一题中,设

的值. 解:

.计算

(3)解:

解:因为

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