跳转至

求留数专项:泰勒系数法

把解析因子展开到所需次数,取与分母配合产生 −1-1 次幂的系数。 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. 只展开到三次

用泰勒系数法求 ez/z4e^z/z^4 在原点的留数。

提示

取 eze^z 的三次项系数。

参考答案与解析

结果:1/61/6。

ez=1+z+z2/2+z3/6+O(z4)e^z=1+z+z^2/2+z^3/6+O(z^4),除以 z4z^4 后,只有三次项变成 z−1z^-1,所以留数为 1/61/6。原点是四阶极点。

题库编号:q-000070。

2. 实际阶数与形式分母

用泰勒系数法求 sin⁡z/z4sin z/z^4 在原点的留数,并确定实际极点阶数。

提示

正弦的最低非零项是一阶项。

参考答案与解析

结果:留数 −1/6-1/6;三阶极点。

sin⁡z=z−z3/6+O(z5)sin z=z-z^3/6+O(z^5),所以 sin⁡z/z4=z−3−(1/6)z−1+O(z)sin z/z^4=z^-3-(1/6)z^-1+O(z)。最高负幂为 z−3z^-3,实际阶数是三阶;留数为 −1/6-1/6。用 g=sin⁡z,m=4g=sin z,m=4 取三次系数也正确,但不能据此把实际阶数称作四阶。

题库编号:q-000071。

3. 分子相消后再取系数

求 (ez−1−z)/z5(e^z-1-z)/z^5 在原点的留数与实际极点阶数。

提示

需要分子的四次项,而阶数由二次项决定。

参考答案与解析

结果:留数 1/241/24;三阶极点。

ez−1−z=z2/2+z3/6+z4/24+O(z5)e^z-1-z=z^2/2+z^3/6+z^4/24+O(z^5)。除以 z5z^5 后主部为 1/(2z3)+1/(6z2)+1/(24z)1/(2z^3)+1/(6z^2)+1/(24z),故留数 1/241/24,极点阶数三阶。不能把分子减去的常数和线性项再计入。

题库编号:q-000072。

4. 解析因子的卷积

求 f(z)=ez/[z3(1+z)]f(z)=e^z/[z^3(1+z)] 在原点的留数,只展开解析因子到必要次数。

提示

二次系数由 0+20+2、1+11+1、2+02+0 三种组合给出。

参考答案与解析

结果:1/21/2。

在 |z|<1|z|<1 内,ez=1+z+z2/2+O(z3)e^z=1+z+z^2/2+O(z^3),(1+z)−1=1−z+z2+O(z3)(1+z)^-1=1-z+z^2+O(z^3)。乘积的二次系数为 1−1+1/2=1/21-1+1/2=1/2。除以 z3z^3 后它就是留数;只看 eze^z 的二次项虽碰巧同值,却不能省略另外两个贡献。

题库编号:q-000073。

5. 只需要一次系数

求 f(z)=cos⁡z/[z2(1−z)]f(z)=cos z/[z^2(1-z)] 在原点的留数。

提示

分母为 z2z^2,只需解析因子的一次项。

参考答案与解析

结果:11。

cos⁡z=1+O(z2)cos z=1+O(z^2),(1−z)−1=1+z+O(z2)(1-z)^-1=1+z+O(z^2),故解析因子的乘积为 1+z+O(z2)1+z+O(z^2)。除以 z2z^2,得到 z−2+z−1+O(1)z^-2+z^-1+O(1),留数为 11。无需展开到二次以上。

题库编号:q-000074。

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。

本页小测与复习



评论