名古屋大学 情報学研究科 知能システム学専攻 2017年8月実施 复变函数
Author
思齐塾, 祭音Myyura
Description
複素数 z について、以下の問いに答えよ。ただし、 i は虚数単位を表す。
(a) z=e3πi とし、 n=0,1,2,...,5 とするとき、複素平面上での zn の座標をすべて求めよ。
(b) 複素関数 w=ez を考える。下図のように z が複素平面上で、4点 (1,0) , (1,4π) , (2,4π) , (2,0) を頂点とする四角形上を移動したとき、複素平面上での w の軌跡を描け。
题目描述
回答下列复数问题,其中 i 为虚数单位。
-
令
z=eπi/3,
对 n=0,1,2,…,5,求复平面中所有 zn 的坐标;
-
考察复函数 w=ez。如原题图所示,z 沿复平面上以
(1,0),(1,4π),(2,4π),(2,0)
为顶点的四边形边界移动。画出 w 在复平面中的轨迹。
Kai
(a) z=e3πi . Then zn=e3nπi for n=0,1,2,3,4,5 .
n=0:z0=e0=1→(1,0)
n=1:z1=e3πi=cos(3π)+isin(3π)=21+i23→(21,23)
n=2:z2=e32πi=cos(32π)+isin(32π)=−21+i23→(−21,23)
n=3:z3=eπi=cos(π)+isin(π)=−1→(−1,0)
n=4:z4=e34πi=cos(34π)+isin(34π)=−21−i23→(−21,−23)
n=5:z5=e35πi=cos(35π)+isin(35π)=21−i23→(21,−23)
(b) Let z=x+iy where 1≤x≤2 and 0≤y≤4π .
Then w=ez=ex+iy=exeiy=ex(cosy+isiny) .
When x=1 , 0≤y≤4π , w=e(cosy+isiny) . This traces an arc of radius e from (e,0) to (ecos(4π),esin(4π))=(2e,2e) .
When y=4π , 1≤x≤2 , w=ex(cos(4π)+isin(4π))=ex(21+i21) . This traces a line segment from (2e,2e) to (2e2,2e2) .
When x=2 , 0≤y≤4π , w=e2(cosy+isiny) . This traces an arc of radius e2 from (e2,0) to (2e2,2e2) .
When y=0 , 1≤x≤2 , w=ex . This traces a line segment from e to e2 on the real axis.