题目
如果 f(z)=(1)/((z+1)(z-1)^2), 那么 z=1 是 f(z) 的A. 一级零点B. 二级零点C. 二级极点D. 一级极点
如果 $f(z)=\frac{1}{(z+1)(z-1)^2}$, 那么 $z=1$ 是 $f(z)$ 的
A. 一级零点
B. 二级零点
C. 二级极点
D. 一级极点
题目解答
答案
C. 二级极点
解析
本题考查复变函数中极点和零点的概念及判断方法。解题思路是通过分析函数分母的零点情况,或者利用极限法、Laurent 级数展开来判断函数在指定点的性质。
- 方法一:分析分母零点情况
对于函数$f(z)=\frac{1}{(z + 1)(z - 1)^2}$,我们知道,若$z_0$是函数$g(z)$的$m$阶零点,即$g(z)=(z - z_0)^m h(z)$,其中$h(z_0)\neq0$,那么对于函数$\frac{1}{g(z)}$,$z_0$就是它的$m$阶极点。
在函数$f(z)$中,分母为$g(z)=(z + 1)(z - 1)^2$,当$z = 1$时,$g(z)$可写成$(z - 1)^2\cdot(z + 1)$,这里$h(z)=z + 1$,$h(1)=1 + 1 = 2\neq0$,所以$z = 1$是分母$g(z)$的二级零点,那么$z = 1$就是函数$f(z)$的二级极点。 - 方法二:极限法
根据极点的定义,如果$\lim_{z \to z_0}(z - z_0)^m f(z)=A\neq0$,其中$A$为常数,那么$z_0$是$f(z)$的$m$阶极点。
对于本题,计算$\lim_{z \to 1}(z - 1)^2 f(z)$,将$f(z)=\frac{1}{(z + 1)(z - 1)^2}$代入可得:
$\lim_{z \to 1}(z - 1)^2 f(z)=\lim_{z \to 1}(z - 1)^2\cdot\frac{1}{(z + 1)(z - 1)^2}$
$=\lim_{z \to 1}\frac{1}{z + 1}$
将$z = 1$代入$\frac{1}{z + 1}$,得到$\frac{1}{1 + 1}=\frac{1}{2}\neq0$,所以$z = 1$是$f(z)$的二级极点。 - 方法三:Laurent 级数展开
虽然本题未详细展开,但根据极点的性质,若函数在某点的 Laurent 级数展开的主部中,最高次负幂项为$(z - z_0)^{-m}$,则该点为$m$阶极点。已知主部包含$(z - 1)^{-2}$和$(z - 1)^{-1}$项,最高次负幂项为$(z - 1)^{-2}$,所以$z = 1$是$f(z)$的二级极点。