求留数专项:洛朗展开法
寻找本性奇点展开中的 𝑎−1a_-1;乘积中要匹配所有指数和为 −1-1 的项。 本套共 5 题,按基础计算、条件辨析和方法核对逐步练习。
先独立完成奇点类型、所选公式和计算结果,再展开提示或解析。自由作答题按推导过程自评,不要求答案文字完全一致。
返回题集目录 · 复习方法选择 · 进入综合题集
1. 指数的基本留数
判断 𝑓(𝑧) =𝑒1/𝑧f(z)=e^1/z 在 𝑧 =0z=0 的奇点类型,并求 Res(𝑓,0)Res(f,0)。
提示
在指数级数中寻找 𝑧−1z^-1。
参考答案与解析
结果:本性奇点;留数为 11。
𝑒1/𝑧 =∑∞𝑛=0𝑧−𝑛/𝑛!e^1/z=sum_n=0^infz^-n/n! 在任意 0 <|𝑧| <𝑟0<|z|<r 内成立。主部有无穷多项,所以原点为本性奇点;𝑛 =1n=1 对应 𝑧−1z^-1,其系数为 11。
题库编号:q-000050。
2. 幂次移动
求 𝑓(𝑧) =𝑧2𝑒2/𝑧f(z)=z^2e^2/z 在 𝑧 =0z=0 的留数,并说明原点的奇点类型。
提示
写出 2 −𝑛 = −12-n=-1。
参考答案与解析
结果:Res(𝑓,0) =4/3Res(f,0)=4/3;本性奇点。
展开 𝑧2𝑒2/𝑧 =∑∞𝑛=0(2𝑛/𝑛!)𝑧2−𝑛z^2e^2/z=sum_n=0^inf(2^n/n!)z^2-n。令 2 −𝑛 = −12-n=-1 得 𝑛 =3n=3,故留数为 23/3! =4/32^3/3!=4/3。乘以 𝑧2z^2 后主部仍有无穷多项,原点仍为本性奇点。
题库编号:q-000051。
3. 正弦本性奇点
求 sin(1/𝑧)sin(1/z) 在原点的留数。能否使用有限阶极点的求导公式?
提示
将正弦的幂级数中的自变量换成 1/𝑧1/z。
参考答案与解析
结果:留数为 11;不能使用有限阶极点公式。
sin(1/𝑧) =∑∞𝑛=0( −1)𝑛𝑧−(2𝑛+1)/(2𝑛 +1)!sin(1/z)=sum_n=0^inf(-1)^n z^-(2n+1)/(2n+1)!。𝑛 =0n=0 给出 1/𝑧1/z,故留数为 11。主部有无穷多项,不存在有限的极点阶数 𝑚m,所以高阶极点公式不适用。
题库编号:q-000052。
4. 无穷多项的系数配对
在 0 <|𝑧| <10<|z|<1 内展开 𝑓(𝑧) =𝑒1/𝑧/(1 −𝑧)f(z)=e^1/z/(1-z),求原点的留数。说明为什么只取 𝑒1/𝑧e^1/z 的 1/𝑧1/z 项会出错。
提示
匹配指数 𝑘 −𝑛 = −1k-n=-1。
参考答案与解析
结果:Res(𝑓,0) =𝑒 −1Res(f,0)=e-1。
在该圆环内,𝑒1/𝑧 =∑𝑛≥0𝑧−𝑛/𝑛!e^1/z=sum_n>=0z^-n/n!,(1 −𝑧)−1 =∑𝑘≥0𝑧𝑘(1-z)^-1=sum_k>=0z^k。两个级数在紧子集上一致绝对收敛,可以相乘。𝑘 −𝑛 = −1k-n=-1 即 𝑛 =𝑘 +1n=k+1,因此留数为 ∑𝑘≥01/(𝑘 +1)! =𝑒 −1sum_k>=01/(k+1)!=e-1。各个 𝑘k 都有贡献,不能仅保留 𝑛 =1n=1。
题库编号:q-000053。
5. 余弦与一次负幂
判断 𝑓(𝑧) =cos(1/𝑧)/𝑧f(z)=cos(1/z)/z 在原点的奇点类型并求留数。
提示
除以 𝑧z 后,每一项的指数减一。
参考答案与解析
结果:本性奇点;留数为 11。
cos(1/𝑧)/𝑧 =∑𝑛≥0( −1)𝑛𝑧−(2𝑛+1)/(2𝑛)!cos(1/z)/z=sum_n>=0(-1)^n z^-(2n+1)/(2n)!。主部无穷,原点为本性奇点。𝑛 =0n=0 的系数为 11,就是留数。不要把 cos(1/𝑧)cos(1/z) 本身的零留数直接用于乘积。
题库编号:q-000054。
完成后自检
能否说明公式的适用条件,并用另一种方法核对至少一道题?若仍有困难,先返回方法选择与计算,再做综合题集。
本页面最近更新:2026/10/12 13:04:22,更新历史
发现错误?想一起完善? 在 GitHub 上编辑此页!
本页面贡献者:Leafuke, Physics Learning Wiki Team
本页面的全部内容在 CC BY-SA 4.0 和 SATA 协议之条款下提供,附加条款亦可能应用