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84 CAPÍTULO 6. EJERCICIOS ii) pero entonces así Por lo tanto ∂f ∂z = 1(1 + |z|) − z ∂ ∂z (|z|) (1 + |z|) 2 |z| 2 = zz 2|z| ∂ (|z|) = z ∂z ∂ z (|z|) = ∂z 2|z| ∂f ∂z = 2 + |z| 2(1 + |z|) 2 60. Encuentre los valores de z para los cuales es convergente la serie Solución: Sea w = z 1 + z entonces ∞ z ( 1 + z )n n=0 ∞ z ( 1 + z )n = n=0 ∞ w n z que converge sólo si |w| < 1. Luego la serie pedida converge sólo si | | < 1 z + 1 n=0 az + b 61. Si |z| = 1, demuestre que | | = 1 con a, b ∈ C bz + a Solución Como |z| = 1, entonces zz = 1 y z = (z) −1 . Luego así tendremos | az + b + b 1 | = |az | bz + a az + b |z| az + b bz + a = az + b (b + za)z + b |az + b| = |az | = az + b |az + b| = |az + b| |az + b| = 1
6.1. EJERCICIOS RESUELTOS 85 62. Sean γ0, γ1 : [0, 1] → C dos curvas cerradas de clase C 1 y z ∈ C tal que |γ0(t) − γ1(t)| < |z − γ0(t)| para cada t ∈ [0, 1]. Demuestre que Indγ0(z) = Indγ1(z). Ayuda:Considere la curva γ(t) = γ1(t) − z γ0(t) − z con t ∈ [0, 1] y compruebe que la trayectoria está contenida en D(1, 1) := {z ∈ C : |z − 1| < 1} Solución: Notemos que z /∈ T raza(γ0) T raza(γ1), por lo tanto Indγ0(z) y Indγ1(z) están bien definidos. Tambien vemos que γt es de clase C 1 y cerrada pues γ(1) = γ(0). Observemos que |γ(t) − 1| = | γ1(t) − z γ0(t) − z − 1| = |γ1(t)| − γ0(t) |γ0(t) − z| luego T raza(γ) ⊆ D(1, 1) y por propiedades de Indice concluimos que Indγ(0) = 0. Así 1 1 2πi 0 γ ′ (t) dt = γ(t) = 1 1 2πi 0 = 1 1 2πi 0 = Indγ1(z) − Indγ0(z) < 1 γ ′ (t)(γ0(t) − z) − γ ′ 0(t)(γ1(t) − z) (γ1(t) − z)(γ0(t) − z) γ ′ 1 1(t) 1 dt − γ1(t) − z 2πi 0 γ ′ 0(t) γ0(t) − z dt 63. Sea γ la frontera del cuadrado encerrado por las cuatro rectas x = ±2 e y = ±2. Calcule: cos z i) γ z2 + 8 dz z ii) 2z + 1 dz γ dt
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84 CAPÍTULO 6. EJERCICIOS<br />
ii)<br />
pero<br />
entonces<br />
así<br />
Por lo tanto<br />
∂f<br />
∂z<br />
= 1(1 + |z|) − z ∂<br />
∂z (|z|)<br />
(1 + |z|) 2<br />
|z| 2 = zz<br />
2|z| ∂<br />
(|z|) = z<br />
∂z<br />
∂ z<br />
(|z|) =<br />
∂z 2|z|<br />
∂f<br />
∂z<br />
= 2 + |z|<br />
2(1 + |z|) 2<br />
60. Encuentre los valores <strong>de</strong> z para los cuales es convergente la serie<br />
Solución:<br />
Sea w = z<br />
1 + z entonces<br />
∞ z<br />
(<br />
1 + z )n<br />
n=0<br />
∞ z<br />
(<br />
1 + z )n =<br />
n=0<br />
∞<br />
w n<br />
z<br />
que converge sólo si |w| < 1. Luego la serie pedida converge sólo si | | < 1<br />
z + 1<br />
n=0<br />
az + b<br />
61. Si |z| = 1, <strong>de</strong>muestre que | | = 1 con a, b ∈ C<br />
bz + a<br />
Solución<br />
Como |z| = 1, entonces zz = 1 y z = (z) −1 . Luego<br />
así tendremos<br />
| az + b + b 1<br />
| = |az |<br />
bz + a az + b |z|<br />
az + b<br />
bz + a<br />
= az + b<br />
(b + za)z<br />
+ b |az + b|<br />
= |az | =<br />
az + b |az + b|<br />
= |az + b|<br />
|az + b|<br />
= 1