Как восстановить аналитическую функцию, когда это возможно, и найти производную для функции u(x, y) = 1 - e^x sin y, при условии, что f(0) = 0?
Математика Колледж Аналитические функции и производные комплексных функций восстановление аналитической функции производная функции u(x y) = 1 - e^x sin y условия для аналитической функции f(0) = 0
Для восстановления аналитической функции f(z) из функции u(x, y) = 1 - e^x sin y, необходимо использовать теорему о связи между действительной и мнимой частями аналитической функции. Если функция f(z) = u(x, y) + iv(x, y), то u и v должны удовлетворять уравнениям Коши-Римана.
Шаг 1: Найти частные производные функции u.
Шаг 2: Использовать уравнения Коши-Римана.
Уравнения Коши-Римана гласит, что:
Теперь подставим найденные производные:
Из второго уравнения получаем:
Шаг 3: Найти функцию v(x, y).
Теперь интегрируем ∂v/∂y по y:
где g(x) - произвольная функция от x.
Теперь интегрируем ∂v/∂x по x:
где h(y) - произвольная функция от y.
Сравнивая оба выражения для v(x, y), получаем:
Таким образом, v(x, y) = e^x cos y + C.
Шаг 4: Записать полную аналитическую функцию f(z).
Теперь мы можем записать f(z):
f(z) = u(x, y) + iv(x, y) = (1 - e^x sin y) + i(e^x cos y + C).
Шаг 5: Найти производную f(z).
Теперь, чтобы найти производную f(z), используем производную от экспоненты:
Шаг 6: Условия f(0) = 0.
Теперь подставим z = 0 (где x = 0 и y = 0):
Чтобы f(0) = 0, необходимо, чтобы 1 + C = 0, то есть C = -1.
Таким образом, окончательная аналитическая функция:
f(z) = (1 - e^x sin y) + i(e^x cos y - 1).
И производная:
f'(z) = -e^x sin y + i(e^x cos y).
Это и есть ответ на вашу задачу!