« Fonctions d'une variable complexe/Le logarithme complexe » : différence entre les versions

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L'exponentielle complexe est définie et holomorphe sur <math>\mathbb{C}</math> par :
 
:<math>\exp(z)=e^z=\sum_{m=0}^{\infty}{\frac{z^{m}}{m!}} \; ,z\in\mathbb {C}</math>
 
}}
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Grâce à l'exponentielle complexe nous pouvons étendre la définition des fonctions hyperboliques à <math>\mathbb{C}</math> :
 
:<math>ch(z)=\cosh(z)=\frac{e^z+e^{-z}}{2}</math>
:<math>\cos(z)=\frac{e^{zi}+e^{-zi}}{2}=\cosh(iz)</math>
 
:<math>sh(z)=\sinh(z)=\frac{e^z-e^{-z}}{2}</math>
:<math>\sin(z)=\frac{e^{zi}-e^{-zi}}{2i}=\frac{\sinh(iz)}{i}</math>
 
== Propriétés de l'exponentielle complexe ==
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la fonction <math>Ln</math>, qu'on appellera '''détermination principale du logarithme complexe''' par :
 
:<math>Ln : \Omega \rightarrow \mathbb{C}</math>
:<math>Ln(z)= \ln(|z|)+i \, \mathrm{Arg} \left(z\right) \;</math>
 
où <math>ln</math> désigne le logarithme népérien réel usuel.
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: <math>\mathrm D_x(Ln(z))=\mathrm D_x(\ln(\sqrt{x^2+y^2})+i \mathrm D_x(\mathrm{Arg}(x+yi))=\frac{x}{x^2+y^2}+i \frac{-y}{x^2+y^2}=\frac{x-yi}{x^2+y^2}</math>
 
:<math>\mathrm D_y(Ln(z))=\mathrm D_y(\ln(\sqrt{x^2+y^2})+i \mathrm D_y(\mathrm{Arg}(x+yi))=\frac{y}{x^2+y^2}+i \frac{x}{x^2+y^2}=\frac{y+xi}{x^2+y^2}</math>
 
Ainsi <math>Log</math> est holomorphe, puisque :
 
:<math>\mathrm D_x(Log(z))+i \mathrm D_y(Log(z))=\frac{x-yi}{x^2+y^2}+i\frac{y+xi}{x^2+y^2}=0</math>.
 
La dérivée de <math>Log</math> se calcule en appliquant la règle de dérivation des fonctions composées :
 
:<math>\mathrm D_x(Log(z))= \mathrm D_z(Log(z))\mathrm D_x(z)\,</math>.
 
Ce qui donne : <math>\mathrm D_z(Log(z))=\frac{\mathrm D_x(Log(z))}{\mathrm D_x(z)}=\frac{x-yi}{x^2+y^2}=\frac{\bar z}{\bar z z}=\frac{1}{z}</math>.