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Stefan Kebekus
2025-10-15 14:13:20 +02:00
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@@ -5,3 +5,6 @@ Drehstreckungsmatrix
Cauchy-Riemann
Cauchy-Riemannschen
Cosinusfunktion
Funktionalgleichung
Exponentialabbildung
Quotientengruppe

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@@ -260,14 +260,20 @@ auf der Teilmenge $^* ⊂ $ eine stetige Wurzelfunktion geben kann.
\section{Die Exponentialfunktion}
\sideremark{Vorlesung 2}In der Vorlesung ``Analysis'' wurden Folgen und
Grenzwerte in $ = ℝ²$ ausführlich betrachtet.
\sideremark{Vorlesung 2}In der Vorlesung Analysis wurden Folgen und Grenzwerte
in $ = ℝ²$ ausführlich betrachtet.
\begin{erinnerung}[Konvergenz von Folgen und Reihen]
\begin{erinnerung}[Konvergenz von Folgen]
Eine Folge von komplexen Zahlen, $(z_n)_{n ∈ }$, mit $z_n = x_n + i · y_n$
konvergiert genau dann (absolut), wenn die Folge $x_n$ der Realteile und die
Folge $y_n$ der Imaginärteile jeweils einzeln (absolut) konvergieren. Analoges
gilt für Reihen $\sum_{n=0}^{} z_n$.
konvergiert genau dann, wenn die Folge $x_n$ der Realteile und die Folge $y_n$
der Imaginärteile jeweils einzeln konvergieren.
\end{erinnerung}
\begin{erinnerung}[Konvergenz von Reihen]
Eine Reihe von komplexen Zahlen, $\sum_{n=0}^∞ z_n$, mit $z_n = x_n + i · y_n$
konvergiert genau dann (absolut), wenn die Folge $\sum_{n=0}^∞ x_n$ der
Realteile und die Folge $\sum_{n=0}^∞ y_n$ der Imaginärteile jeweils einzeln
(absolut) konvergieren.
\end{erinnerung}
\begin{erinnerung}[Stetigkeit]
@@ -280,7 +286,7 @@ Das wichtigste Beispiel für Reihen war die Exponentialfunktion.
\begin{proposition}[Exponentialreihe]
Für jede komplexe Zahl $z ∈ $ konvergiert die Reihe
\[
\sum_{k=0}^{} \frac{z^k}{k!}
\sum_{k=0}^ \frac{z^k}{k!}
\]
absolut.
\end{proposition}
@@ -293,13 +299,13 @@ Das wichtigste Beispiel für Reihen war die Exponentialfunktion.
\]
Verwende jetzt dieselbe Argumentation wie bei der Diskussion der
Exponentialreihe in Analysis I/II. Alternativ: verwende das
Majorantenkriterium mit Reihe $\sum \frac{1}{k!} |z|^k$..
Majorantenkriterium mit Reihe $\sum \frac{1}{k!} |z|^k$.
\end{proof}
\begin{notation}[Exponentialfunktion]
Die Abbildung
\[
\exp : , \quad z ↦ \sum_{k=0}^{} \frac{z^k}{k!}
\exp : , \quad z ↦ \sum_{k=0}^ \frac{z^k}{k!}
\]
wird als komplexe Exponentialfunktion\index{Exponentialfunktion} bezeichnet.
\end{notation}
@@ -309,7 +315,7 @@ Das wichtigste Beispiel für Reihen war die Exponentialfunktion.
\begin{beobachtung}[Komplexe Exponentialfunktion an reellen Stellen]
Für reelle Zahlen $z$ stimmt die komplexe Exponentialfunktion mit der reellen
Exponentialfunktion überein, die wir aus der Vorlesung ``Analysis'' kennen.
Exponentialfunktion überein, die wir aus der Vorlesung Analysis kennen.
\end{beobachtung}
\begin{beobachtung}[Komplexe Exponentialfunktion an rein imaginären Stellen]
@@ -320,8 +326,8 @@ Das wichtigste Beispiel für Reihen war die Exponentialfunktion.
\end{align*}
\end{beobachtung}
\begin{proof}
Vergleiche die Exponentialreihe $\sum_{k=0}^{} \frac{(α)^k}{k!} =
\sum_{k=0}^{} \frac{i^k · z^k}{k!}$ mit den bekannten Reihen für Sinus und
Vergleiche die Exponentialreihe $\sum_{k=0}^ \frac{(α)^k}{k!} =
\sum_{k=0}^ \frac{i^k · z^k}{k!}$ mit den bekannten Reihen für Sinus und
Cosinus. Beachte, dass
\[
i^k =
@@ -395,9 +401,9 @@ Eigenschaften der komplexen Exponentialfunktion nach.
\subsection{Die geometrische Bedeutung der Exponentialfunktion}
Gegeben irgendeine komplexe Zahl $z = x + i·y$, dan ist
Gegeben irgendeine komplexe Zahl $z = x + i·y$, dann ist
\[
\exp(z) = \exp(x + i·y) = \exp(x) · \exp(iy) = \exp(x) · (\cos y + i \sin y)
\exp(z) = \exp(x + i·y) = \exp(x) · \exp(iy) = \exp(x) · (\cos y + i \sin y).
\]
Damit ist die geometrische Bedeutung der Exponentialfunktion klar: $\exp(x +
iy)$ ist die eindeutig bestimmte Zahl mit Betrag $|\exp z| = \exp x > 0$ und
@@ -440,9 +446,9 @@ Argument $\arg (\exp z) = y$.
\subsection{Komplexe Logarithmen}
Konsequenez~\ref{kons:1-2-13} impliziert, dass jede komplexe Zahl $z ∈ ^*$
einen Logarithmus hat, also eine Zahl $w$ mit $\exp(w) = z$. Aber: Genau wie
bei der Quadratwurzel gibt es keine stetige Logarithmusfunktion
Konsequenz~\ref{kons:1-2-13} impliziert, dass jede komplexe Zahl $z ∈ ^*$ einen
Logarithmus hat, also eine Zahl $w$ mit $\exp(w) = z$. Aber: Genau wie bei der
Quadratwurzel gibt es keine stetige Logarithmusfunktion
\begin{lem}[Nichtexistenz einer stetigen Logarithmusfunktion]\label{lem:1-2-15}%
Es sei $\log : ^*$ eine Funktion, sodass für alle $z ∈ ^*$ gilt: $\exp
@@ -458,7 +464,7 @@ bei der Quadratwurzel gibt es keine stetige Logarithmusfunktion
\[
\log: ^*, \quad z ↦ \begin{pmatrix} \ln |z| \\ \arg z \end{pmatrix}
\]
wird in der Literatur also ``Hauptzweig des Logarithmus''\index{Hauptzweig des
wird in der Literatur also Hauptzweig des Logarithmus\index{Hauptzweig des
Logarithmus} bezeichnet.
\end{notation}
@@ -480,6 +486,5 @@ Konsequenz~\ref{kons:1-2-14} sagt, was der Kern des Gruppenmorphismus ist,
\ker \exp = (2π i) · .
\]
% !TEX root = LineareAlgebra2
% !TEX root = Funktionentheorie

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@@ -411,8 +411,8 @@ es gelten die üblichen Formeln für die Ableitung.
Es sei
\begin{align*}
\bH & := \{z ∈ \mid \text{Im}(z) > 0\} && \text{die ``obere Halbebene''} \\
S & := \{z ∈ \mid \text{Im}(z) ≠ 0 \text{ oder } \text{Re}(z) ≤ 0\} && \text{die ``geschlitzte Ebene''.}
\bH & := \{z ∈ \mid \text{Im}(z) > 0\} && \text{die obere Halbebene} \\
S & := \{z ∈ \mid \text{Im}(z) ≠ 0 \text{ oder } \text{Re}(z) ≤ 0\} && \text{die geschlitzte Ebene.}
\end{align*}
\index{obere Halbebene}\index{geschlitzte Ebene}Dann ist die Abbildung
\[
@@ -448,5 +448,5 @@ holomorph mit Ableitung
Ist das nicht ein Widerspruch zu Lemma~\vref{lem:1-2-15}?
\end{frage}
% !TEX root = LineareAlgebra2
% !TEX root = Funktionentheorie