Apuntes de Variable Compleja - Carlos Lizama homepage ...
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90 CAPÍTULO 6. EJERCICIOS 6. Determinar la imagen de la banda Ω := {(x, y) ∈ R 2 : x > 0, 0 < y < 1} bajo la transformación f(z) = i , z ∈ C\{0}, z = x + iy, z representando geométricamente tanto la banda como la imagen. 7. Hallar una transformación de Möbius que transforme la circunferencia |z| = 1 en la recta Im(z) = 0. 8. Hallar la imagen de la recta x+y = 1 mediante la transformación de Möbius w = z + 1 z − 1 . 9. Hallar las partes real e imaginaria de z z . 10. Demostrar que |Im(1 − z + z 2 | < 3 si |z| < 1. 11. Demostrar que si z = 1 es una raíz n-ésima de la unidad, entonces n−1 z k = 0. k=0 12. Determinar la imagen del cuadrante x > 1, y > 0 por la inversión f(z) = 1 , z ∈ C\{0}, z = x + iy. z 13. Determínense todos los polinomios armónicos de la forma u(x, y) = ax 3 + bx 2 y + cxy 2 + dy 3 , donde a, b, c, d ∈ R. Calcule una función v(x, y) para la que la función f(z) definida por f(z) := u(x, y) + iv(x, y) sea analitica en C. 14. Sea Ω ⊂ C un abierto simétrico respecto del eje real. Demostrar que f : Ω → C es analitica si y sólo si la función g : Ω → C definida por g(z) := f(z) es analitica. 15. Expresar la función inversa w = sen −1 (z) por medio de un logaritmo. 16. Hallar la imagen del triángulo rectángulo −x < y < x; 0 < x < 1 mediante la transformación w = z 2 . 17. Hallar una transformación de Möbius que deje 1 e i fijos y lleve 0 a −1.
6.2. EJERCICIOS PROPUESTOS 91 18. Sea u una función armónica. Una función v tal que f = u + iv es analitica se llama función armónica conjugada de u. Halle una función armónica conjugada xy de u(x, y) = (x2 + y2 . ) 2 19. Hallar las partes real e imaginaria de zz . 20.Halle la imagen del circulo |z| = 1 bajo la transformación T (z) = Solución: Podemos escribir: Así tendremos con T (e iθ ) = eiθ (1 − eiθ = ) 2 |z| = 1 ⇒ z = e iθ e iθ (1 − 2e iθ + e 2iθ ) = 1 2(cos(θ) − 1) ∈ R 1 2(cos(θ) − 1) < 0 21. Explique por que la serie de Taylor ∞ n=0 (−1)n x 2n de la función real converge para |x| < 1 pero diverge para x = 1, aún cuando mente derivable para todo valor de x. z . (1 − z) 2 1 1 + x 2 1 es infinita- 1 + x2 22. Hallar la imagen de la circunferencia |z − 1| = 1 mediante la inversión. 23. Determinar la imagen de la banda Ω := {(x, y) ∈ R 2 : x > 0, 0 < y < 1} bajo la transformación f(z) = i , z ∈ C\{0}, z = x + iy, z representando tanto la banda como la imagen. 24. Hallar una transformación de Möbius que transforme la circunferencia |z| = 1 en la recta Im(z) = 0. 25. Demuestre que la función no es analitica. f(z) = ze z , 26. Utilizando las ecuaciones de Cauchy-Riemann, demuestre que la función no es analitica. f(z) = ze z ,
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90 CAPÍTULO 6. EJERCICIOS<br />
6. Determinar la imagen <strong>de</strong> la banda Ω := {(x, y) ∈ R 2 : x > 0, 0 < y < 1}<br />
bajo la transformación<br />
f(z) = i<br />
, z ∈ C\{0}, z = x + iy,<br />
z<br />
representando geométricamente tanto la banda como la imagen.<br />
7. Hallar una transformación <strong>de</strong> Möbius que transforme la circunferencia<br />
|z| = 1 en la recta Im(z) = 0.<br />
8. Hallar la imagen <strong>de</strong> la recta x+y = 1 mediante la transformación <strong>de</strong> Möbius<br />
w =<br />
z + 1<br />
z − 1 .<br />
9. Hallar las partes real e imaginaria <strong>de</strong> z z .<br />
10. Demostrar que<br />
|Im(1 − z + z 2 | < 3<br />
si |z| < 1.<br />
11. Demostrar que si z = 1 es una raíz n-ésima <strong>de</strong> la unidad, entonces<br />
n−1<br />
z k = 0.<br />
k=0<br />
12. Determinar la imagen <strong>de</strong>l cuadrante x > 1, y > 0 por la inversión<br />
f(z) = 1<br />
, z ∈ C\{0}, z = x + iy.<br />
z<br />
13. Determínense todos los polinomios armónicos <strong>de</strong> la forma<br />
u(x, y) = ax 3 + bx 2 y + cxy 2 + dy 3 ,<br />
don<strong>de</strong> a, b, c, d ∈ R. Calcule una función v(x, y) para la que la función f(z)<br />
<strong>de</strong>finida por<br />
f(z) := u(x, y) + iv(x, y)<br />
sea analitica en C.<br />
14. Sea Ω ⊂ C un abierto simétrico respecto <strong>de</strong>l eje real. Demostrar que<br />
f : Ω → C es analitica si y sólo si la función g : Ω → C <strong>de</strong>finida por g(z) := f(z)<br />
es analitica.<br />
15. Expresar la función inversa w = sen −1 (z) por medio <strong>de</strong> un logaritmo.<br />
16. Hallar la imagen <strong>de</strong>l triángulo rectángulo −x < y < x; 0 < x < 1 mediante<br />
la transformación w = z 2 .<br />
17. Hallar una transformación <strong>de</strong> Möbius que <strong>de</strong>je 1 e i fijos y lleve 0 a −1.