Funzioni elementari nel campo complesso

Molte funzioni elementari reali f(x) si possono estendere (prolungare) al campo complesso $\displaystyle C$ e ottenere la funzione f(z), definita nel cerchio complesso, in modo poi da avere con una restrizione all’asse reale coincidente con la funzione reale f(x).


 

1.- La funzione esponenziale nel campo complesso $\displaystyle f(z)=e^{z}$.

\[e^{z}=1+\frac{z}{1!}+\frac{z^{2}}{2!}+…+\frac{z^{n}}{n!}+…\]

\[e^{z}=e^{x}\left ( cosy+isen\, y \right ), \, \, \, \, \, \, \, z =x+iy\]

2.- La funzione logaritmo nel campo complesso $\displaystyle f(z)=log\, z$

\[log\, z=log\left | z \right |+i\left ( \theta +2k\pi \right )\]

3.- La funzione potenza nel campo complesso $\displaystyle f(z)=z^{\alpha },\, \, \, \, \, \, \, z,\alpha \in C$.

$\displaystyle z^{\alpha }=e^{\alpha\cdot logz }$

4.- La funzione seno nel campo complesso $\displaystyle f(z)=sen\, z$

\[senz=\frac{z}{1!}-\frac{z^{3}}{3!}+\frac{z^{5}}{5!}-…\left ( -1 \right )^{n}\frac{z^{2n+1}}{\left ( 2n+1 \right )!}+…\]

\[sen\, z=\frac{e^{iz}-e^{-iz}}{2i}\]

5.- La funzione coseno nel campo complesso $\displaystyle f(z)=cos\, z$

\[cosz=1-\frac{z^{2}}{2!}+\frac{z^{4}}{4!}-…\left ( -1 \right )^{n}\frac{z^{2n}}{\left ( 2n \right )!}+…\]

\[cos\, z=\frac{e^{iz}+e^{-iz}}{2}\]

6.- La funzione tangente (cotangente) nel campo complesso $\displaystyle f(z)=tan\, z$

\[tan\, z=\frac{sen\, z}{cos\, z}=\frac{1}{i}\frac{e^{iz}-e^{-iz}}{e^{iz}+e^{-iz}}\]

\[cot\, z=\frac{cos\, z}{sen\, z}=i\cdot \frac{e^{iz}+e^{-iz}}{e^{iz}-e^{-iz}}\]

7.- La funzione seno iperbolico nel campo complesso $\displaystyle f(z)=senh\, z$

\[senh\, z=\frac{z}{1!}+\frac{z^{3}}{3!}+\frac{z^{5}}{5!}+…+\frac{z^{2n+1}}{\left ( 2n+1 \right )!}+…\]

\[senh\, z=\frac{e^{z}-e^{-z}}{2}\]

8.- La funzione coseno iperbolico nel campo complesso $\displaystyle f(z)=cosh\, z$

\[cosh\, z=1+\frac{z^{2}}{2!}+\frac{z^{4}}{4!}+…+\frac{z^{2n}}{\left ( 2n \right )!}+…\]

\[cosh\, z=\frac{e^{z}+e^{-z}}{2}\]

9.- La funzione tangente iperbolica (cotangente iperbolica) nel campo complesso $\displaystyle f(z)=tanh\, z$

\[tanh\, z=\frac{senh\, z}{cosh\, z}=\frac{e^{z}-e^{-z}}{e^{z}+e^{-z}}\]

\[coth\, z=\frac{cosh\, z}{senh\, z}=\frac{e^{z}+e^{-z}}{e^{z}-e^{-z}}\]

 Le funzioni circolari inverse e le funzioni iperboliche inverse in C (in preparazione)

10.- La funzione arcseno nel campo complesso $\displaystyle f(z)=arcsen\, z$:

\[arcsenz=\frac{1}{i}log\left ( iz\pm \sqrt{1-z^{2}} \right )\]

11.- La funzione arccoseno nel campo complesso $\displaystyle f(z)=arccos\, z$:

\[arccosz=\frac{1}{i}log\left ( z\pm i\sqrt{1-z^{2}} \right )\]

12.- La funzione arccotangente nel campo complesso $\displaystyle f(z)=arctan\, z$:

\[arctanz=\frac{1}{2i}log\left ( \frac{1-iz}{1+iz} \right )=\frac{1}{2i}log\left ( \frac{i-z}{i+z} \right )\]

13.- La funzione arccoseno iperbolico nel campo complesso $\displaystyle f(z)=arcsenh\, z$:

\[arcsenh\, z=log\left ( z\pm \sqrt{1+z^{2}} \right )\]

14.- La funzione arccocoseno iperbolico nel campo complesso $\displaystyle f(z)=arccosh\, z$:

\[arccosh\, z=log\left ( z\pm \sqrt{z^{2}-1} \right )\]

15.- La funzione arccotangente iperbolica nel campo complesso $\displaystyle f(z)=arctanh\, z$:

\[arctanh\, z=\frac{1}{2}log\left ( \frac{1+z}{1-z} \right )\]