14.8

Конформные преобразования

[56/73%]
Показать
LaTeX
Задача 5589

Какая кривая описывается точкой zz плоскости комплексной переменной, если z=e(a+bi)tz = e^{(a+bi)t}, где zz выражена через вещественную переменную tt, меняющуюся от -\infty до \infty, а коэффициенты aa, bb --- вещественные?

?
Задача 5590

Какая кривая описывается точкой zz плоскости комплексной переменной, если z=at+beiωtz = at+be^{i\omega t}, где zz выражена через вещественную переменную tt, меняющуюся от -\infty до \infty, а коэффициенты aa, bb, ω\omega --- вещественные?

?
Задача 5591

Какая кривая описывается точкой zz плоскости комплексной переменной, если z=aeit+a1eitz = ae^{it}+a^{-1}e^{-it}, где zz выражена через вещественную переменную tt, меняющуюся от -\infty до \infty, а коэффициент aa --- вещественный?

?
Задача 5592

Какая кривая описывается точкой zz плоскости комплексной переменной, если z=a(1+eit)2z = a(1+e^{it})^{-2}, где zz выражена через вещественную переменную tt, меняющуюся от -\infty до \infty, а коэффициент aa --- вещественный?

?
Задача 5593

Какая кривая описывается точкой zz плоскости комплексной переменной, если z=a(1+it)eitz = a(1+it)e^{-it}, где zz выражена через вещественную переменную tt, меняющуюся от -\infty до \infty, а коэффициент aa --- вещественный?

?
Задача 5594

Какая линия или область в плоскости переменной zz определяется условием z2<z\left|z-2\right| < \left|z\right|?

?
Задача 5595

Какая линия или область в плоскости переменной zz определяется условием z12zi\left|z-1\right| \geqslant 2\left|z-i\right|?

?
Задача 5596

Какая линия или область в плоскости переменной zz определяется условием z21<1\left|z^{2}-1\right| < 1?

?
Задача 5597

Какая линия или область в плоскости переменной zz определяется условием Im(z1)=2\mathrm{Im}\left(z^{-1}\right) = 2?

?
Задача 5598

Какая линия или область в плоскости переменной zz определяется условием 0<argziz+i<π40 < \arg \dfrac {z-i}{z+i} < \dfrac {\pi }{4}?

?
Задача 5599

Какая линия или область в плоскости переменной zz определяется условием 2z<1+z2\left|2z\right| < \left|1+z^{2}\right|?

?
Задача 5600

Показать, что все корни уравнения

(za)nKn(zb)n=0 (z-a)^{n}-K^{n}(z-b)^{n} = 0

лежат на одной окружности.

?
Задача 5601

Показать, что функция w=z2w = z^{2} отображает данную область плоскости z=x+iyz = x+iy конформно и взаимно однозначно в указанную область плоскости w=u+ivw = u+iv: первый квадрант плоскости zz --- в верхнюю полуплоскость ww.

?
Задача 5602

Показать, что функция w=ezw = e^{z} отображает данную область плоскости z=x+iyz = x+iy конформно и взаимно однозначно в указанную область плоскости w=u+ivw = u+iv: полосу 0<y<π20 < y < \dfrac {\pi }{2} --- в первый квадрант плоскости ww.

?
Задача 5603

Показать, что функция w=lnzw = \ln z отображает данную область плоскости z=x+iyz = x+iy конформно и взаимно однозначно в указанную область плоскости w=u+ivw = u+iv: область x2+y2=1x^{2}+y^{2} = 1; y>0y > 0 --- в полосу u>0u > 0, 0<v<π0 < v < \pi.

?
Задача 5604

Показать, что функция w=coszw = \cos z отображает данную область плоскости z=x+iyz = x+iy конформно и взаимно однозначно в указанную область плоскости w=u+ivw = u+iv: полосу π2<x<π2-\dfrac {\pi }{2} < x < \dfrac {\pi }{2} --- в полуплоскость v>0v > 0.

?
Задача 5605

Показать, что функция w=1z+iw = \dfrac {1}{z+i} отображает данную область плоскости z=x+iyz = x+iy конформно и взаимно однозначно в указанную область плоскости w=u+ivw = u+iv: полуплоскость y0y \geqslant 0 --- в круг u2+v2+v0u^{2}+v^{2}+v \leqslant 0.

?
Задача 5606

Показать, что функция w=izi+zw = \dfrac {i-z}{i+z} отображает данную область плоскости z=x+iyz = x+iy конформно и взаимно однозначно в указанную область плоскости w=u+ivw = u+iv: первый квадрант zz --- в верхний полукруг w<1\left|w\right| < 1.

?
Задача 5607

Во что переходят линии z=C\left|z\right| = C и argz=C\arg z = C и область z>C>1\left|z\right| > C > 1; a<argz<πaa < \arg z < \pi -a, где 0<a<π20 < a < \dfrac {\pi }{2} при конформном преобразовании 2w=z+z12w = z+z^{-1}?

?
Задача 5608

Во что преобразуется верхняя полуплоскость zz на плоскости ww, если cosw=chacosz\cos w = \ch a\cos z и при z=π2z = \dfrac {\pi }{2} величина w=π2w = \dfrac {\pi }{2}.

?
Задача 5609

Функция w=arctgzw = \arctg z преобразует круг z<1\left|z\right| < 1 на полосу в плоскости ww. Найти ширину этой полосы.

?
Задача 5610

На какую область отображается круг z<1\left|z\right| < 1 функцией w=a(nzzn)w = a(nz-z^{n}), где a>0a > 0, n>1n > 1 --- целое? Найти площадь этой области.

?
Задача 5611

Функция w=(1+zn)nw = \left(1+\dfrac {z}{n}\right)^{n} отображает некоторую область SnS_{n} в верхнюю полуплоскость. Найти SnS_{n} и limnSn\lim_{n\to \infty } S_{n}.

?
Задача 5612

Точка w=a2zw = \dfrac {a^{2}}{z} называется отражением точки zz относительно окружности z=a\left|z\right| = a. Найти отражение в этой окружности полуплоскости Re(z)>2a\mathrm{Re}\left(z\right) > 2a.

?
Задача 5613

Доказать, что при дробно-линейном преобразовании w=az+bcz+dw = \dfrac {az+b}{cz+d}, где adbc0ad-bc \neq 0, точка и ее отражение относительно окружности переходят в точку и ее отражение относительно преобразованной окружности.

?
Задача 5614

Доказать, что равенство

w3w2w3w1ww1ww2=z3z2z3z1zz1zz2 \frac{w_{3}-w_{2}}{w_{3}-w_{1}}\cdot \frac{w-w_{1}}{w-w_{2}} = \frac{z_{3}-z_{2}}{z_{3}-z_{1}}\cdot \frac{z-z_{1}}{z-z_{2}}

дает дробно-линейную функцию w(z)w(z), переводящую точки z1z_{1}, z2z_{2}, z3z_{3} в точки w1w_{1}, w2w_{2}, w3w_{3}.

?
Задача 5615

Доказать, что круг z<1\left|z\right| < 1 переходит в себя при дробно-линейном отображении лишь при w=eiθza1azw = e^{i\theta }\cdot \dfrac {z-a}{1-\overline{a}z}, где a<1\left|a\right| < 1.

?
Задача 5616

Найти условия, при которых дробно-линейная функция w=az+bcz+dw = \dfrac {az+b}{cz+d} переводит круг z<1\left|z\right| < 1 в верхнюю полуплоскость.

?
Задача 5617

Найти функцию, дающую конформное отображение круга z<1\left|z\right| < 1 на полуплоскость Im(w)<0\mathrm{Im}\left(w\right) < 0 так, чтобы точки 11, ii, i-i переходили в точки w=+1,0,1w = +1, 0, -1.

?
Задача 5618

Найти функцию, дающую конформное отображение того же круга (задача 5617) в себя так, чтобы точки z=1,i,1z = -1, i, 1 переходили в точки w=1,3i+45,1w = -1, \dfrac {3i+4}{5}, 1.

?
Задача 5619

Найти функцию, дающую конформное отображение двуугольника, ограниченного дугами окружностей, пересекающихся в точках z=az = a, z=bz = b под углом πα\dfrac {\pi }{\alpha }, на полуплоскость Im(w)>0\mathrm{Im}\left(w\right) > 0 так, чтобы точки z=az = a, z=bz = b переходили в w=0w = 0, w=w = \infty.

?
Задача 5620

Найти функцию, дающую конформное отображение верхнего полукруга z<1\left|z\right| < 1 на верхнюю полуплоскость Im(w)>0\mathrm{Im}\left(w\right) > 0 так, чтобы при z=0,1,1z = 0, 1, -1 было w=0,1,1w = 0, 1, -1.

?
Задача 5621

Найти функцию, дающую конформное отображение квадранта 0<argz<π20 < \arg z < \dfrac {\pi }{2} на круг w<1\left|w\right| < 1 так, чтобы при z=1+i,0z = 1+i, 0 было бы w=0,1w = 0, 1.

?
Задача 5622

Найти функцию, дающую конформное отображение круга z<1\left|z\right| < 1 на плоскость с разрезом вдоль положительной части вещественной оси.

?
Задача 5623

Найти функцию, дающую конформное отображение плоскости с разрезом вдоль всей вещественной оси, кроме отрезка между точками aa и bb, на область Im(w)>0\mathrm{Im}\left(w\right) > 0.

?
Задача 5624

Найти функцию, дающую конформное отображение плоскости с разрезом вдоль отрезка a<z<ba < z < b на Im(w)<0\mathrm{Im}\left(w\right) < 0.

?
Задача 5625

Найти функцию, дающую конформное отображение круга z<1\left|z\right| < 1 с вырезом по отрезку 0<z<10 < z < 1 на полуплоскость Im(w)>0\mathrm{Im}\left(w\right) > 0.

?
Задача 5626

Найти функцию, дающую конформное отображение полосы 0<Re(z)<a0 < \mathrm{Re}\left(z\right) < a на полуплоскость Im(w)>0\mathrm{Im}\left(w\right) > 0.

?
Задача 5627

Найти функцию, дающую конформное отображение области za>a\left|z-a\right| > a; zb<b\left|z-b\right| < b, где 0<a<b0 < a < b, на полосу 0<Im(w)<π0 < \mathrm{Im}\left(w\right) < \pi.

?
Задача 5628

Найти функцию, дающую конформное отображение области 0<a<z<b0 < a < \left|z\right| < b, 0<argz<π0 < \arg z < \pi на прямоугольник.

?
Задача 5629

Найти функцию, дающую конформное отображение области z3>9\left|z-3\right| > 9; z8<16\left|z-8\right| < 16 на кольцо между кругами: ρ<w<1\rho < \left|w\right| < 1.

?
Задача 5630

Найти функцию, дающую конформное отображение внутренней области эллипса 4x2+5y2=204x^{2}+5y^{2} = 20 с разрезом между фокусами на внутренность кольца 1<w<A1 < \left|w\right| < A, и найти AA.

?
Задача 5631

Найти функцию, дающую конформное отображение внутренней части параболы y2=4xy^{2} = 4x на полуплоскость Im(w)>0\mathrm{Im}\left(w\right) > 0.

?
Задача 5632

Найти функцию, дающую конформное отображение внутренней части гиперболы x2sin2αy2cos2α=sin22αx^{2}\sin^{2}\alpha -y^{2}\cos^{2}\alpha = \sin^{2} 2\alpha на полуплоскость Im(w)>0\mathrm{Im}\left(w\right) > 0.

?
Задача 5633

Найти функцию, дающую конформное отображение внутренности правой половины лемнискаты z2=2a2cos2φz^{2} = 2a^{2}\cos 2\varphi на круг w1\left|w\right| \leqslant 1.

?
Задача 5634

Доказать, что функция w=0zz131(1z)131dzw = \int_{0}^{z} z^{\frac{1}{3}-1}(1-z)^{\frac{1}{3}-1}\, dz отображает верхнюю полуплоскость zz на равносторонний треугольник со стороной 32πΓ3(13)\dfrac {\sqrt{3}}{2\pi }\Gamma^{3}\left(\dfrac {1}{3}\right).

?
Примечание.
?

Следующие задачи связаны с интегралами Кристоффеля--Шварца. Полуплоскость Im(z)>0\mathrm{Im}\left(z\right) > 0 может быть отображена на многоугольник с помощью функции

w=A0z(za)α1(zb)β1,,(zl)λ1dz+B, w = A\int _{0}^{z} (z-a)^{\alpha -1}(z-b)^{\beta -1}, \ldots , (z-l)^{\lambda -1}\, dz+B,

где AA и BB --- постоянные, απ,βπ,,λπ\alpha \pi , \beta \pi , \ldots , \lambda \pi --- углы многоугольника, a,b,,la, b, \ldots , l --- точки на оси OXOX.

Та же функция дает отображение внутренности круга z<1\left|z\right| < 1 на многоугольник с такими же углами, если точки a,b,,la, b, \ldots , l лежат на окружности z=1\left|z\right| = 1. Чтобы многоугольник был замкнутым, должно выполняться условие: α+β++λ=n2\alpha +\beta +\ldots +\lambda = n-2, где nn --- число величин a,b,,la, b, \ldots , l. Если условие не выполнено, то получается отображение на область, расположенную по определенную сторону от ломаной.

Задача 5635

Доказать, что функция w=0zdz1z4w = \int_{0}^{z} \dfrac {dz}{\sqrt{1-z^{4}}} отображает круг z<1\left|z\right| < 1 на квадрат со стороной

14πΓ2(14). \frac{1}{4\sqrt{\pi }}\Gamma ^{2}\left(\frac{1}{4}\right).
?
Задача 5636

Доказать, что функция

w=0z(1z2)13(1+z2)23dz w = \int _{0}^{z} (1-z^{2})^{-\frac{1}{3}}(1+z^{2})^{-\frac{2}{3}}\, dz

отображает внутренность круга z<1\left|z\right| < 1 на площадь ромба с углом 60°60° и со стороной 14πΓ(13)Γ(16)\dfrac {1}{4\sqrt{\pi }}\Gamma \left(\dfrac {1}{3}\right)\Gamma \left(\dfrac {1}{6}\right).

?
Задача 5637

Доказать, что функция

w=0zdz(1zn)2n w = \int _{0}^{z} \frac{dz}{(1-z^{n})^{\frac{2}{n}}}

отображает внутренность круга z<1\left|z\right| < 1 на площадь правильного nn-угольника, длина стороны которого равна

2πnΓ2(1n)Γ(n2n)sin2πn. \frac{2}{\pi n}\Gamma ^{2}\left(\frac{1}{n}\right)\Gamma \left(\frac{n-2}{n}\right)\sin ^{2}\frac{\pi }{n}.
?
Задача 5638

На какую область отображает внутренность круга z<1\left|z\right| < 1 функция (1<λ<12n)\left(-1 < \lambda < 1-\dfrac {2}{n}\right)

w=0z(1+zn)λ(1zn)2n+λdz? w = \int _{0}^{z} \frac{(1+z^{n})^{\lambda }}{(1-z^{n})^{\frac{2}{n}+\lambda }}\, dz?
?
Задача 5639

Найти функцию, дающую конформное отображение круга z<1\left|z\right| < 1 на правильную пятиконечную звезду.

?
Задача 5640

Найти функцию, дающую конформное отображение того же круга (задача 5639) на внешность правильного nn-угольника.

?
Задача 5641

Найти функцию, дающую конформное отображение полуплоскости Im(z)>0\mathrm{Im}\left(z\right) > 0 на ту же полуплоскость с разрезом между точками w=0w = 0 и w=iw = i.

?
Задача 5642

Найти функцию, дающую конформное отображение полуплоскости Im(z)>0\mathrm{Im}\left(z\right) > 0 на плоскость с вертикальными разрезами от точек w=nπw = n\pi вниз до бесконечности.

?
Задача 5643

Найти функцию, дающую конформное отображение круга z<1\left|z\right| < 1 на круг w<1\left|w\right| < 1 с радиальным разрезом между точками w=12w = \dfrac {1}{2} и w=1w = 1.

?
Задача 5644

Найти функцию, дающую конформное отображение плоскости с разрезом по оси OXOX от точки z=1z = 1 до \infty на круг w<1\left|w\right| < 1.

?