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$e^{Log_*(z^k)} = e^{kLog_*(z)} $ ?

Por favor, hágamelo saber si esto es un duplicado. No he podido encontrar ninguna pregunta relacionada hasta ahora.

En mi clase, a menudo encontramos la rama cortada de $f(z) = z^k$ igualando la función a $f(z) = e^{Log(z^k)} = e^{kLog(z)}$ .

Un ejemplo puede verse aquí (nota del profesor): enter image description here

Sin embargo, no podemos decir ${Log(z^k)} = {kLog(z)}$ (por ejemplo $Log_\pi ((-1)^2)$ ).

He estado tratando de probar la ecuación $e^{Log_*(z^k)} = e^{kLog_*(z)} $ o encontrar la condición bajo la cual se cumple.

A continuación, mi prueba infructuosa hasta el momento:

Sea $z = re^{i\theta}, r\in \mathbb{R}/\mathbb{R^-}, \theta \in \mathbb{R}$ .

Por lo tanto, $z^k = r^ke^{ik\theta}$

$Log_\pi (z^k) = \ln|r^ke^{ik\theta}| + iArg_\pi(r^ke^{ik\theta})$

$kLog_\pi (z) = k\left(\ln|re^{i\theta}| + iArg_\pi(re^{i\theta})\right) =k\ln (r) + ikArg_\pi(re^{i\theta}) $

Rasing $e$ a cada potencia:

$e^{Log_\pi (z^k)} = e^{\ln|r^ke^{ik\theta}| + iArg_\pi(r^ke^{ik\theta})} = |r^ke^{ik\theta}|\cdot e^{iArg_\pi(r^ke^{ik\theta})}$

$e^{kLog_\pi (z)} = e^{k\ln (r) + ikArg_\pi(re^{i\theta})} = r^k \cdot e^{ikArg_\pi(re^{i\theta})} =r^k \cdot e^{ik\theta'}$ donde $\theta + 2\pi n =\theta'\in(\pi, 3\pi], n\in \mathbb{Z}$

No sé cómo seguir. ¿Puede alguien ayudarme, por favor?

¿O puede decirme en qué condiciones se mantiene la ecuación en el título?


Edición: Le pregunté lo mismo a mi profesor y su respuesta fue:

Esto casi nunca es cierto. Sólo es cierto si $k$ es un número entero y se utiliza $log$ en lugar de $Log$ . También es cierto que las funciones $Log(z)$ y $Log(z)$ difieren en una constante.

Pero ¿cómo concluyó $(-i)^{i-1} = e^{(i-1)Log(-1)}$ como en su nota anterior?

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Brian Moehring Puntos 13

A menudo defina el exponencial complejo [sujeto a la elección de la rama, y utilizando su colección de ramas,] por $$z^w := \exp(w\operatorname{Log}_bz)$$ y como la definición de $\operatorname{Log}_b$ también tenemos siempre $z = \exp(\operatorname{Log}_bz)$ . Cuando juntas esas dos propiedades, tienes para cualquier complejo $z,w$ (con $z$ distinto de cero), $$\exp(w\operatorname{Log}_bz) := z^w = \exp(\operatorname{Log}_b(z^w)).$$

En $w$ es un número entero, esto será consistente con la definición algebraica ya que un múltiplo integral de un múltiplo integral de $2\pi$ será un múltiplo integral de $2\pi$ .

En $z>0$ y $w$ son reales, entonces necesitas elegir la rama principal para encontrar un resultado consistente a la exponenciación real.


Con la definición anterior en mente, la ecuación en las notas de su profesor, $$(-i)^{i-1} = e^{(i-1)\operatorname{Log}_b(-i)},$$ no es más que una aplicación trivial de la definición de exponenciación compleja.

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