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设函数具有连续导数,在围绕原点的任意分段光滑简单闭曲线上,曲线积分的值恒为同一常数。
  1. (1) 证明:对右半平面内的任意分段光滑简单闭曲线,有;
  2. (2) 求函数的表达式。

答案

第 1 问

证明见解析

第 2 问

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第 1 问

记 ,其中 、。右半平面内的曲线 不包围原点。

取原点附近且与 分离的一条绕原点曲线,并用一条不穿过原点的细窄通道把它与 的内部连接,得到两条均绕原点的简单闭曲线。通道两侧的积分在极限中相消,二者积分之差就是 。题设说明二者积分相同,故 。

第 2 问

由 p1 对右半平面内任意小闭曲线应用格林公式,得到 ()。直接计算得 。

分子关于 恒为零,其 项给出 ,故 。代回常数项得 ,所以 。

因此 。代回可得 ,与题设的闭曲线积分条件相容。