Svmmarivm
Haec lectio exponentialem nvmeri complexi definit. A dvabvs observationibvs proficiscitvr: nvmervs complexvs svmmas angvlorvm in prodvcta convertit, sicvt potentia svmmas exponentivm in prodvcta convertit, et series exponentialis, in nvmero imaginario compvtata, in series cosinvs et sinvs dividitvr. Vtraqve ad formvlam Evleri, , et ad definitionem dvcit. Lectio demonstrat exponentialem complexam svmmas in prodvcta transformare, modvlvm eivs esse et argvmentvm , nvmqvam evanescere et periodicam esse periodo ; omnem nvmervm complexvm in forma exponentiali scribit; cosinvm et sinvm per exponentiales exprimit, ad totvm planvm extendit et in eis fvnctiones hyperbolicas detegit. Conclvditvr logarithmo complexo, qvi infinitos valores habet, et potentiis exponentis complexi, inter qvas nvmervs realis esse invenitvr.
Proposita discendi
- Explicare cvr lex exponentivm et series exponentialis ad formvlam Evleri dvcant, hanc compvtationem hevristicam a demonstratione distingvere et definitionem exponentialis ad omnem exponentem complexvm extendere.
- Proprietates exponentialis complexae demonstrare (exponentialem svmmae, modvlvm, argvmentvm et periodicitatem) et cvm forma exponentiali nvmerorvm complexorvm operari.
- Cosinvm et sinvm per exponentiales exprimere, ad nvmeros complexos extendere, decernere qvae identitates trigonometricae in valere pergant, et eos cvm fvnctionibvs hyperbolicis conferre.
- Aeqvationem solvere, logarithmvm principalem definire, potentias exponentis complexi compvtare et explicare cvr generatim infinitos valores habeant.
Formvla Evleri
In lectione de forma polari nvmerorvm complexorvm demonstratvm est, cvm dvo nvmeri complexi mvltiplicantvr, modvlos mvltiplicari et argvmenta addi. Pro nvmeris complexis modvli theorema affirmat
Si per designatvr nvmervs complexvs , aeqvalitas svpra scripta fit , et praeterea . Atqvi svmmas in prodvcta convertere proprietas propria potentiarvm est, , qvae in lectione cvrsvs Algebra et Geometria I de fvnctione exponentiali tractata est; et formvla Moivreana, , in lectione de formvla Moivreana demonstrata, est lex . Omnia igitvr svadent esse potentiam exponentis ad proportionalis. Series exponentialis indicat qvam.
Series exponentialis cvm exponente imaginario
In lectione cvrsvs I de nvmero e demonstratvm est esse svmmam seriei inversorvm factorialivm. Generalivs, pro omni reali valent tres aeqvalitates infra scriptae, in qvibvs svmmae infinitorvm terminorvm significant, vt ibi, valorem ad qvem svmmae partiales accedvnt:
Hae tres series hic sine demonstratione admittvntvr: obtinentvr theoremate Tayloriano, qvod in cvrsv Calcvlvs II tractatvr, vbi praeterea ostenditvr eas convergere pro omni reali ; convergentia primae pro omni complexo ad doctrinam seriervm et variabilis complexae pertinet. Series exponentialis solvm svmmas, prodvcta et divisiones adhibet, qvae in sensvm habent, et compvtari potest in . Atqvi symbolvm nvllam adhvc significationem habet: potentia exponentis imaginarii neqve prodvctvm factorvm aeqvalivm est neqve valor exponentialis realis. Compvtatio exempli qvod seqvitvr igitvr non est demonstratio aliqvid valere, sed motivvm: ostendit svmmam seriei in esse , ita vt, si series exponentialem etiam pro exponentibvs imaginariis definire debet, nvlla alia electio possibilis sit.
Sit realis. Svbstitvimvs in seriem exponentialem et terminos indicis paris a terminis indicis imparis separamvs, ope cycli potentiarvm ipsivs ex lectione cvrsvs I de nvmeris complexis. Figvra pro svmmas partiales vt lineam fractam delineat: qvisqve terminvs est is qvi evm praecedit, qvadrante conversvs et per mvltiplicatvs.
Solvtio
Pro ponimvs in serie, nvllo adhvc nomine svmmae eivs dato. Dvae primae svmmae partiales svnt et .
Potentiae ipsivs exponentis paris svnt , qvia ; potentiae exponentis imparis mvltiplicando per obtinentvr. Termini indicis paris reales svnt, termini indicis imparis imaginarii pvri.
In svmma partiali , qvae nvmervm finitvm terminorvm habet, terminos indicis paris seorsvm et terminos indicis imparis seorsvm colligimvs, et factorem ex posterioribvs extrahimvs: svmmae partiales seriervm cosinvs et sinvs prodevnt.
Dvae svmmae reales ad cosinvm et sinvm ipsivs accedvnt, per series admissas; et a termino differt qvi ad accedit. Svmma seriei est nvmervs complexvs modvli et argvmenti .
Pro linea fracta svmmarvm partialivm in spiram vertitvr et ad accedit: svmma a minvs qvam millesima distat.
Compvtatio svpra facta, qvae in seriebvs admissis nititvr, svmmam seriei determinat; qvod facere non potest, est demonstrare hanc svmmam esse « ad potentiam elatvm», qvia haec expressio nvllvm sensvm antea habet. Igitvr vt definitio adoptatvr.
Exponentialis imaginaria
Pro omni nvmero reali , exponentialis imaginaria est nvmervs complexvs modvli et argvmenti per formvlam Evleri datvs, qvam Leonhardvs Evlervs anno 1748 edidit.
Pro fit , vt lex exponentivm postvlat. Proprietates formae polaris et formvla Moivreana nvnc in leges potentiarvm vertvntvr, qvae iam non vt regvlae de angvlis memoria tenendae svnt.
Pro omnibvs realibvs , et et omni integro , nvmervs complexvs modvlvm habet; valent et ; inversvm ipsivs est eivs conivgatvs , et si et solvm si est mvltiplvm integrvm ipsivs . Qvaeqve affirmatio est translatio alicvivs conclvsionis lectionvm svperiorvm. Figvra pvnctvm ostendit, qvod circvlvm radii contra motvm horologii percvrrit dvm crescit.
Demonstratio
Modvlvs est per identitatem Pythagoricam lectionis de identitatibvs trigonometricis fvndamentalibvs: pvnctvm est pvnctvm circvli radii qvod angvlo respondet.
Regvla prodvcti est theorema prodvcti in forma polari cvm modvlis aeqvalibvs: argvmenta addvntvr.
Potentia est formvla Moivreana, qvae pro omni integro valet.
Qvia cosinvs par est et sinvs impar, est conivgatvs ipsivs , pvnctvm ei symmetricvm respectv axis realis; et per legem prodvcti, cvm , est etiam eivs inversvm.
Ex aeqvalitate nvmerorvm complexorvm in forma polari, dvo nvmeri complexi modvli congrvvnt si et solvm si eorvm argvmenta mvltiplo integro ipsivs differvnt: post integram conversionem pvnctvm per evndem locvm itervm transit.
Identitas Evleri
Pro formvla Evleri dat , id est:
Haec aeqvalitas, qvae identitas Evleri appellatvr, vna relatione conivngit nvmeros et , elementa nevtra additionis et mvltiplicationis, vnitatem imaginariam et dvas constantes fvndamentales analyseos, et . Eodem modo , et . Praesertim, qvoniam , potentiae ipsivs svnt : cyclvs periodi ex lectione cvrsvs I de nvmeris complexis est periodicitas exponentialis imaginariae, qvia qvattvor qvadrantes efficivnt .
Argvmentvm oneratvr…