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sinz是有界函数吗?

2025-11-30 10:15:36

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sinz是有界函数吗?,求解答求解答,求帮忙!

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2025-11-30 10:15:36

sinz是有界函数吗?】在数学中,函数的有界性是一个重要的性质。对于常见的三角函数如 sinx,在实数范围内,其值域是 [-1, 1],因此它是有界的。然而,当我们将变量从实数扩展到复数时,情况就变得不同了。本文将围绕“sinz是有界函数吗?”这一问题进行分析,并通过总结和表格形式展示关键结论。

一、基本概念回顾

- 有界函数:一个函数 f(z) 如果存在某个正实数 M,使得对所有 z 属于定义域,都有 f(z) ≤ M,则称 f(z) 是有界函数。

- sinz 的定义:在复数域中,sinz 定义为:

$$

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

$$

二、sinz 在实数范围内的有界性

在实数范围内,即 z ∈ ℝ,sinz 的取值范围始终在 [-1, 1] 之间,因此:

- 结论:sinz 在实数范围内是有界的。

三、sinz 在复数范围内的有界性

在复数范围内,即 z ∈ ℂ,sinz 的行为与实数情形完全不同。我们可以用欧拉公式来分析:

$$

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

$$

令 z = x + iy(其中 x, y ∈ ℝ),则:

$$

\sin z = \sin(x + iy) = \sin x \cosh y + i \cos x \sinh y

$$

由此可以看出,随着 y 增大,sinh y 和 cosh y 都会指数增长,因此 sinz 的模也会随之增长。这意味着:

- 结论:sinz 在复数范围内不是有界函数。

四、总结对比

项目 实数范围内 (z ∈ ℝ) 复数范围内 (z ∈ ℂ)
函数表达式 $\sin z$ $\sin z = \frac{e^{iz} - e^{-iz}}{2i}$
值域 [-1, 1] 无界
是否有界
数学依据 三角函数周期性和振幅限制 指数增长导致模无限增大

五、结语

综上所述,sinz 在实数范围内是有界的,但在复数范围内则是无界的。这体现了复变函数与实变函数在性质上的显著差异。理解这些区别有助于我们在不同数学领域中更准确地应用函数特性。

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