NGUYEN THUY THANH HƯỚNG DÂN GIẢI BAI TAP HAM BIEN PHUC (In lần thứ hai) NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI MỤC LỤC $1 Khái niệm về hàm biến phức 1° Hàm giá trị phức biến thực 2! Hàm sơ cấp 3° Hàm biến phức 4’ Ham đơn diệp §2 Đạo hàm trong miền phức §3 Tích phân trong miền phức 1° Sự tồn tại và phương pháp tính tích phân trong Mi€n Pht 1 4 2° Các công thức tích phân Cauchy §4 Chuỗi Taylor Chuỗi Laurent 1° Chuỗi Taylor 20 Chuỗi Laurent Chương II ÁNH XẠ BẢO GIÁC eeev 75 §1 Một số khái niệm chung ¿.5.5.s x.vc.sc.cc.re.c.cr.rz-cx.ee 19 Sự tồn tại ánh xạ bảo giác 2° Các nguyên lý cơ bản của ánh xạ bảo giác 3° Bài toán cơ bản của lý thuyết ánh xạ bảo giác §2 Ánh xạ phân tuyến tính §3 Ánh xạ Jukovski §4 Ánh xạ w = €” và w= logz §5 Các hàm lượng giác và hàm siêu việt khác Chương II THĂNG DU VA ỨNG DỤNG 141 §1 Điểm bất thường cô lập . -557cSccSstterreeekeree 1° Điểm bất thường cô lập đơn trị 2° Khái niệm về điểm bất thường cô lập đa trị §2 Thặng dư 1° Tính thang du 2° Các định lý về thang du va tmg dung dé tính tích phân đường §3 Tính tích phân hàm biến thực 1° Tích phân biểu thức hữu tỷ R (sin6, cos8) đối với Sinus và cosinus, Ö < Ô < 27 -cccccccecceceeecserre 177 2° Tích phân suy rộng với cận vô hạn của hàm hữu ty .183 3° Tích phân suy rộng cận vô hạn của hàm hữu tỷ nhân với hàm cosơx hoặc sinÏX -.-cccccecereiecrre 193 4° Tích phân hàm có thác triển giải tích đa trị 206 TÀI LIỆU THAM KHẢO CHỦ YẾU errree 217 LỜI NÓI ĐẦU Để thấm nhuẩần nội dung và phương pháp của lý thuyết hàm biến phức, việc nghiên cứu lý thuyết cần được tiến hành cùng với việc giải một số lượng đầy đủ các bài tập Nhằm giúp sinh viên có tài liệu học tập và đặc biệt là giúp sinh viên tránh được sự ngỡ ngàng khi tiếp cận các khái niệm của giải tích phức, chúng tôi biên soạn cuốn “Hướng dân giải bài tập hàm biến phúc” này Nội dung của cuốn sách được phân thành ba chương: Chuong I: Ham chỉnh hình Chương II: Ánh xạ bảo giác, Chuong IH: Thang du va img dụng Mỗi mục của cuốn sách được tách thành ba phần liên kết với nhau bởi nội dung chính của mục đó Mỗi mục được bắt đầu từ sự trình bày những cơ sở lý thuyết thường sử dụng và những chỉ dân về các phương pháp để giải bài tập Tiếp đó là đưa ra nhiều ví dụ mẫu với lời giải chỉ tiết nhằm lý giải và minh hoạ bản chất của các phương pháp cơ bản của lý thuyết hàm biến phức Phần cuối cùng của mỗi mục là phần bài tập tự giải có kèm theo trả lời và chỉ dẫn cho một số bài Thông qua phần này, bạn đọc có thể tự kiểm tra mức độ nhận thức lý thuyết và kỹ năng thực hành Chúng tôi không có ý định biên soạn cuốn sách này dưới dạng một tuyển tập các bài toán hay đưa vào đây một số lượng quá lớn các bài tập mà chú ý nhiều hơn đến tính chuẩn mực và sự đa dạng của các bài tập được tuyển chọn Nội dung cuốn sách gần gũi với chương trình học tập của sinh viên các ngành Toán - Cơ, Toán - Lý của các trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Sư phạm và các trường Đại học Kỹ thuật Cuốn sách cũng rất tiện lợi cho các cán bộ kỹ thuật muốn tự tìm hiểu sâu hơn nội dung Hàm biến phức để áp dụng trong lĩnh vực nghiên cứu của mình Mới xuất bản lần đầu, chắc chắn cuốn sách còn có nhiều thiếu sót Chúng tôi rất chân thành mong được bạn đọc vui lòng chỉ cho những thiếu sót của cuốn sách về tất cả mọi phương diện Hà Nội, mùa Xuân 2002 Tác giả Chương 1 HÀM CHỈNH HÌNH §1 KHÁI NIỆM VỀ HÀM BIẾN PHỨC 1° Hàm giá trị phức biến thực Giả sử trên đoạn [a, b] c R cho hàm giá trị phức biến thực liên tục z(: [a, b] > C Khi t biến thiên trên đoạn [a, b], điểm z{t) vạch nên tập hợp nào đó trên C Tập hợp đó cùng với thứ tự mà điểm Z(tbiến thiên khi tham sốt tăng liên tục từ a đến b (a < b) được gọi là đường “cong liên tục, còn phương trình: Z=2(t) = x(t) + iy(t), t € [a,b] qd) được gọi là phương trình tham số của đường cong Như vậy, đường cong liên tục (1) là tập hợp có thứ tự trên C, nghĩa là nó luôn luôn được định hướng theo hướng tăng của tham số t Hướng chuyển động của điểm z(Q đọc theo đường cong (1) tương ứng với hướng tăng của tham số t được gọi là hướng dương Hai phương trình tham số Z= 2(t), t € [a, b] z= 2, (0), t € [a, bi] cùng xác định một đường cong liên tục khi và chỉ khi tồn tại hàm thực @() liên tục và đơn điệu tăng trên đoạn [a, b] sao cho @(a) = a,, (b) = bị Z) = z¡, 1 € [a, bị Đường cong liên tục (1) được gọi là đường cong Jordan (= đường cong không tự cắt) nếu Vf, t”; £ < t; £, t” œ [a,b) thì zŒ) # z(t"), z(t") # z(b) Nếu z{a) = z(b) thì (1) là đường cong đóng Jordan, còn nếu z(a) # z(b) thì (1) là đường cong không đóng Đường cong đóng Jordan trên mặt phẳng phức C thường được gọi là chu tuyến ¡_ Đường cong liên tực (1) được gọi là: - (¡) Đường cong trơn nếu trên [a,b] hàm z(t) có đạo hàm liên tục khác 0; () Đường cong trơn từng khúc nếu nó được lập nên từ một số hữu hạn đường cong trơn CÁC VÍ DỤ Ví dụ 1 Tìm phương trình dưới dạng phức của đường tròn I(a; R) với tâm tại điểm a e C va bán kính R Giải: Ta ký hiệu z - a = R e'" Đối với các điểm của T(a; R), ta có: R=|z-a|=R Do đó, phương trình cần fim có dạng: z - a = Re", trong đó acgumeng đóng vai trò tham số: Ví dụ 2 Cho phương trình đường cong dưới dạng phức z=3e" +2e” Hãy xác định dạng của đường cong đã cho : Giải: Ta cố: z=x+iy=3e" +2e” © x=Scost,y=sint Đó là phịương trình tham số của đường cong Khử tham sốt ta có: Š=cost; =sim > 2 +y =] 5 “ 25 Do đó, đường cong đã cho là đường elip với các bán trục bằng 5 và 1 i Vi du 3 Duong cong z = z(t), tel , 2n]: e 2