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sinz的绝对值是无界的吗

2025-09-14 23:58:49

问题描述:

sinz的绝对值是无界的吗,蹲一个热心人,求不嫌弃我笨!

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2025-09-14 23:58:49

sinz的绝对值是无界的吗】在复变函数中,函数 $ \sin z $ 的性质与实数域中的 $ \sin x $ 有显著不同。许多人在学习复分析时会疑惑:“sinz的绝对值是无界的吗?” 这是一个值得深入探讨的问题。

一、问题总结

在实数范围内,$ \sin x $ 是一个有界函数,其取值范围始终在 $[-1, 1]$ 之间。然而,在复数域中,$ \sin z $ 的行为发生了根本变化。根据复分析的基本理论,$ \sin z $ 在复平面上是无界的,即它的绝对值可以无限增大。

二、关键点对比(表格)

项目 实数域($ \sin x $) 复数域($ \sin z $)
定义域 实数 $ x \in \mathbb{R} $ 复数 $ z = x + iy \in \mathbb{C} $
值域 有界,范围为 $[-1, 1]$ 无界,绝对值可无限大
是否周期性 是,周期为 $2\pi$ 是,周期为 $2\pi$
是否解析
是否有界
典型例子 $ \sin(\pi/2) = 1 $ 当 $ z = iy $(纯虚数)时,$ \sin(iy) = i \sinh(y) $,其绝对值为 $ \sinh(y) $,随 $ y \to \infty $ 趋于无穷

三、详细解释

在复数域中,正弦函数定义为:

$$

\sin z = \frac{e^{iz} - e^{-iz}}{2i}

$$

当 $ z = iy $(即纯虚数),代入上式得:

$$

\sin(iy) = \frac{e^{-y} - e^{y}}{2i} = i \cdot \frac{e^{y} - e^{-y}}{2} = i \sinh(y)

$$

因此,

$$

\sin(iy) = \sinh(y) = \frac{e^y - e^{-y}}{2}

$$

随着 $ y \to \infty $,$ \sinh(y) $ 指数增长,说明 $ \sin z $ 可以无限增大,即 $ \sin z $ 在复平面上是无界的。

四、结论

综上所述,虽然在实数域中 $ \sin x $ 是有界的,但在复数域中,$ \sin z $ 是一个无界函数。这体现了复变函数与实变函数之间的本质差异。

关键词:复变函数、正弦函数、无界、复数、解析函数

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