8 Números complejos

8.3 Funciones de una variable compleja

8.3.5 Función exponencial

La función compleja por lejos más importante es la función exponencial natural. Ya en la Sección 8.1.5 , por medio de la fórmula de Euler, hemos visto su definición para variables imaginarias puras y ahora podemos generalizar de manera muy fácil para variables complejas arbitrarias:

Función exponencial:       math formula

es decir, para el valor absoluto: math formula
y para el argumento: math formula.

Mientras que la función exponencial crece rápidamente como función de su parte real, como hemos visto  antes , es periódica y de período math formula En su dependencia en la parte imaginaria de su variable.

math formula- periódica:       math formula con math formula

El radio de convergencia de la serie de Taylor es, como ya hemos visto anteriormente, infinito.

La igualdad funcional: math formula para math formula aún se cumple.

Para poder hacernos una imagen de la función, calculamos primero nuevamente algunos puntos imagen:

math formula

Luego observamos que las rectas verticales math formula se proyectan a círculos math formula : la recta math formula se transforman en el círculo math formula, aquella con math formula en el círculo math formula y la recta math formula en el círculo con math formula.
Las rectas verticales math formula se transforman en rayos math formula , y de hecho la recta math formula en el rayo math formula, la recta math formula en math formula, etc.

A partir de estos resultados vemos que la función exponencial proyecta una franja horizontal del plano z, con altura math formula, por ejemplo el llamado intervalo fundamental  math formula, sobre el plano w, cortado entre los puntos de ramificación math formulamath formula ( por ejemplo, a lo largo del eje real negativo). El plano z completo se proyecta por lo tanto sobre una superficie Riemanniana con infinitas hojas. Para cada hoja, la parte superior se conecta continuamente a lo largo del corte con la parte inferior de la hoja de más abajo, y la parte superior de la última hoja "a través de todas las otras conexiones" con la parte inferor de la primera. La siguiente figura le puede ayudar a realizar una imagen mental del efecto de la función.

math formula
Figura 8.12: Figura de la franja fundamental horizontal en el plano z y el plano w cortado para la función exponencial