Кіріспе
Күрделі санның логарифмі Математикада күрделі логарифм - нөлден басқа күрделі сандарға табиғи логарифмнің жалпылауы. Бұл термин келесі бірін білдіреді, олар тығыз байланысты: 0-ден басқа күрделі санның күрделі логарифмі , бұл санның кез келген күрделі саны деп анықталады. Мұндай санды білдіреді. Бұл мәселенің екі шешімі бар. Бұл on интервалындағы a-ның шектелуінің теріс мәні ретінде анықтауға ұқсас: a-мен шексіз көп нақты сандар бар, бірақ біреу кездейсоқ a-дағы бірін таңдайды. Белгісіздікті шешудің тағы бір жолы логарифмді домені күрделі жазықтықтағы аймақ емес, Риманның бетін қамтитын функция ретінде қарастыру. Филиалдардың артықшылығы - оларды күрделі сандармен бағалауға болады. Екінші жағынан, Риманның бетіндегі функция логарифмнің барлық тармақтарын біріктіріп, өз анықтамасы ретінде кездейсоқ таңдауды қажет етпейтіндігімен сәнді.
In mathematics, a complex logarithm is a generalization of the natural logarithm to nonzero complex numbers. The term refers to one of the following, which are strongly related:
A complex logarithm of a nonzero complex number , defined to be any complex number for which Such a number is denoted by There are two solutions to this problem. One is to restrict the domain of the exponential function to a region that does not contain any two numbers differing by an integer multiple of : this leads naturally to the definition of branches of , which are certain functions that single out one logarithm of each number in their domains. This is analogous to the definition of on as the inverse of the restriction of to the interval : there are infinitely many real numbers with , but one arbitrarily chooses the one in
Another way to resolve the indeterminacy is to view the logarithm as a function whose domain is not a region in the complex plane, but a Riemann surface that covers the punctured complex plane in an infinite to 1 way. Branches have the advantage that they can be evaluated at complex numbers. On the other hand, the function on the Riemann surface is elegant in that it packages together all branches of the logarithm and does not require an arbitrary choice as part of its definition.
Анықтама
Әрбір нөлден басқа күрделі сан үшін негізгі мәні қиял бөлігі интервалда жатқан логарифм болып табылады .
Құрылыс
Бірге жалғамалы функция беру үшін әр түрлі тармақтарды жапсыруға болмайды, өйткені екі тармақ екеуі де анықталған нүктеде әр түрлі мәндер бере алады. Мысалы, негізгі тармақты қиял бөлігімен салыстырыңыз және қиял бөлігі жатқан тармақ. Олар жоғарғы жарты жазықтықта келіседі, бірақ төменгі жарты жазықтықта емес. Сондықтан осы тармақтардың домендерін тек жоғарғы жартысы жазықтығының көшірмелері бойынша желімдеудің мәні бар. Нәтижесінде жабысқақ домен байланысқан, бірақ оның төменгі жартысы жазықтығының екі көшірмесі бар. Бұл екі көшірмені көлік тұрағының екі деңгейі ретінде елестетуге болады, және төменгі жартысы деңгейінен төменгі жартысы деңгейіне дейін 0-ге қарсы радианмен жүріп, алдымен оң нақты осьті (деңгейді) жоғарғы жартысы деңгейінің ортақ көшірмесіне, содан кейін теріс нақты осьті (деңгейді) төменгі жартысы деңгейіне кесіп өту арқылы көтерілуі мүмкін. Біріншіден, қиял бөлігімен бұтақтарды желімдеу жалғастырылуы мүмкін, және басқа бағытта қиял бөлігімен бұтақтарды желімдеу жалғастырылуы мүмкін. Нәтижесінде, жоғары және төмен қарай созылатын шексіз деңгейлері бар спиральді паркинг гаражы ретінде қарауға болатын біріктірілген беткей пайда болады. Бұл А нүктесімен байланысты Риманның бетін, оны аргументтің мүмкін болатын мәні бар жұп ретінде қарастыруға болады. Осылайша, R-ді .
A point on can be thought of as a pair where is a possible value of the argument of In this way, R can be embedded in .
Риманның бетіндегі логарифм функциясы
Бұтақтардың домендері тек олардың мәндері келісілген ашық жиынтықтар бойымен жабысып тұрғандықтан, бұтақтар бір ғана нақты функцияны беру үшін жабысады. Ол әр нүктеге карта жасайды. Бұл үйлесімді голоморфтық функцияларды жабыстыру арқылы бастапқы тармақты кеңейту процесі аналитикалық жалғастыру деп аталады. "Көшіру картасы" төменнен төменге қарай спиральді "жапсырады", егер кез келген үшін , егер "түзден жоғары" жатқан барлық нүктелерді алып, осы нүктелердің барлығын бағаласа, онда барлық логарифмдерді алады .
Лог z барлық бұтақтарын желімдеу
Жоғарыда таңдалған тармақтарды ғана желімдеудің орнына , барлық тармақтарымен басталып, бір мезгілде әрбір тармақ жұбы мен ең үлкен ашық кіші жиынтығын желімдей алады және келісе алады. Бұл бұрынғыдай Риманның бетін және функциясын береді. Бұл әдіс, егер оны елестету қиын болса да, белгілі бір салаларды таңдауды қажет етпейтіндіктен, табиғи. If - бұл , оның бейнесіне биективті түрде проекцияланатын ашық қосалқы жиын , онда to -ның шектеуі , әр тармақта анықталатын тармаққа сәйкес келеді .
Риманның бетін жалпы жапқыш ретінде
Бұл жай ғана байланысты екенін көрсетеді, сонымен қатар .
As a complex manifold, is biholomorphic with via (The inverse map sends to .) This shows that is simply connected, so is the universal cover of .
Қолданбалар
Базасы күрделі сан болатын экспоненциалды анықтау үшін күрделі логарифм қажет. Атап айтқанда, егер және , күрделі сандар болса, онда негізгі мәнін анықтауға болады. Сондай-ақ, , басқа сандарын алу үшін , басқа логарифмдерімен алмастыруға болады. Тригонометриялық функцияларды рационалдық функция ретінде көрсетуге болады, кері тригонометриялық функцияларды күрделі логарифмдер түрінде көрсетуге болады. Карталық кесу 0 нүктесі ортасында орналасқан шеңберлерді тік түзу сызық сегменттеріне айналдыратыны үшін, бұл жылжынысты қамтитын инженерлік қолданбаларда пайдалы. Электр техникасында таралу тұрақтысы күрделі логарифмді қамтиды.