1

Дифференциальные уравнения Коши—Римана

[10/100%]
Показать
LaTeX
Задача 3.55

Являются ли аналитическими функции

z,z2,∣z∣,z‾? z, z^{2}, \left|z\right|, \overline{z} ?
?
Задача 3.55.1

Предположим, что f(z)f(z) аналитична; воспользуемся, как и выше, обозначениями

w=u+iv=f(z)=f(x+iy) w = u+iv = f(z) = f(x+iy)

и будем обозначать частные производные индексами обычным образом. Проверить, что

ux2+vx2=uy2+vy2=ux2+uy2=vx2+vy2=uxvy−uyvx=∣dwdz∣2. u_{x}^{2} + v_{x}^{2} = u_{y}^{2} + v_{y}^{2} = u_{x}^{2} + u_{y}^{2} = v_{x}^{2} + v_{y}^{2} = u_{x}v_{y} - u_{y}v_{x} = \left|\frac{dw}{dz}\right|^{2}.
?
Задача 3.55.2

(Продолжение.) Доказать, что

uxx+uyy=vxx+vyy=0. u_{xx} + u_{yy} = v_{xx} + v_{yy} = 0.
?
Задача 3.55.3

(Продолжение.) Пусть φ(x,y)\varphi (x,y) и ψ(x,y)\psi (x,y) — функции двух вещественных переменных xx и yy, имеющие непрерывные производные первого порядка; там, где f′(z)≠0f'(z) \neq 0, их можно рассматривать также как функции от uu и vv. Проверить, что

φxψx+φyψy=(φuψu+φvψv)∣dwdz∣2. \varphi _{x}\psi _{x} + \varphi _{y}\psi _{y} = (\varphi _{u}\psi _{u} + \varphi _{v}\psi _{v})\left|\frac{dw}{dz}\right|^{2}.
?
Задача 3.55.4

(Продолжение.) Если φ(x,y)\varphi (x,y) имеет непрерывные производные второго порядка, то также

φxx+φyy=(φuu+φvv)∣dwdz∣2. \varphi _{xx} + \varphi _{yy} = (\varphi _{uu}+\varphi _{vv})\left|\frac{dw}{dz}\right|^{2}.
?
Задача 3.55.5

(Продолжение.) Предположим, что a,b,ca, b, c и dd — вещественные постоянные,

ad−bc=1, ad - bc = 1,

и рассмотрим

w=az+bcz+d. w = \frac{az+b}{cz+d}.

Тогда

φu2+φv2φx2+φy2=φuu+φvvφxx+φyy=y2v2. \frac{\varphi _{u}^{2}+\varphi _{v}^{2}}{\varphi _{x}^{2}+\varphi _{y}^{2}} = \frac{\varphi _{uu}+\varphi _{vv}}{\varphi _{xx}+\varphi _{yy}} = \frac{y^{2}}{v^{2}}.
?
Задача 3.56

Найти аналитическую функцию от z=x+iyz=x+i y, обращающуюся в нуль при z=0z=0 и имеющую вещественной частью

x(1+x2+y2)1+2x2−2y2+(x2+y2)2. \frac{x\left(1+x^{2}+y^{2}\right)}{1+2 x^{2}-2 y^{2}+\left(x^{2}+y^{2}\right)^{2}} .
?
Задача 3.57

Пусть aa и bb — фиксированные числа, a<ba<b, zz — точка, изменяющаяся в полуплоскости Im(z)>0\mathrm{Im}\left(z\right)>0, и ω\omega — переменный угол, под которым виден из точки zz отрезок [a,b][a, b] вещественной оси. Найти, если это возможно, аналитическую функцию f(z)f(z), имеющую своей вещественной частью ω\omega.

?
Задача 3.58

Показать, что для каждой аналитической функции f(z)=f(x+iy)f(z)=f(x+i y)

(∂2∂x2+∂2∂y2)∣f(x+iy)∣2=4∣f′(x+iy)∣2. \left(\frac{\partial ^{2}}{\partial x^{2}}+\frac{\partial ^{2}}{\partial y^{2}}\right) \left|f(x+i y)\right|^{2}=4 \left|f^{\prime }(x+i y)\right|^{2} .
?
Задача 3.59

Пусть f(z)f(z) — аналитическая функция от z=x+iyz=x+i y. Тогда

(∂2∂x2+∂2∂y2)ln⁡(1+∣f(x+iy)∣2)=4∣f′(x+iy)∣2(1+∣f(x+iy)∣2)2. \left(\frac{\partial ^{2}}{\partial x^{2}}+\frac{\partial ^{2}}{\partial y^{2}}\right) \ln \left(1+\left|f(x+i y)\right|^{2}\right)=\frac{4 \left|f^{\prime }(x+i y)\right|^{2}}{\left(1+\left|f(x+i y)\right|^{2}\right)^{2}} .
?