初等函數:指數、對數、冪與分支切割
指數函數是整函數且永不為零(the exponential is entire and never zero)
關於 e^z 有兩個事實被用得太頻繁,值得獨立成條:e^z 在整個平面上都有定義且可微,而且它永遠不等於零。兩者都只需看懂一次,之後便成為反射動作。
整函數的意思是在整個平面上全純、處處沒有奇點。指數函數符合:由 e^z = e^x cos y + i e^x sin y,其實部與虛部具有連續的偏導數並處處滿足柯西-黎曼方程,因此 e^z 處處可微,而直接計算給出 e^z 的導數又是 e^z。永不為零更快:|e^z| = e^x,而對每個實 x,e^x 都是正實數,所以 |e^z| > 0 恆成立。模為正的數不可能是零。因此 e^z 唯獨漏掉值 0,而對其他每一個複數都命中無窮多次(每條高度 2 pi 的水平帶各一次)。
這兩個事實確有實際用途。由於 e^z 是整函數且無零點,像 1 / e^z = e^(-z) 這樣的式子也是整函數,e^z 可以安心放在分母。又由於 e^z 從不取到 0,對數只需定義在去掉原點的穿孔平面上;你永遠不必對零取對數。一個非常數的整函數竟能完全漏掉某個值是很特別的;後面的皮卡定理會說它至多只能漏掉一個值,而 0 恰恰就是 e^z 所漏掉的那個值。
解 e^z = 0。取模得 e^x = 0,對實 x 不可能。因此此方程根本無解。
不存在使 e^z = 0 的複數 z;值 0 根本不在值域之內。
整函數遠比連續強得多:它意味著在整個平面上複可微,這迫使 e^z 處處無窮可微,且處處等於它自己的泰勒級數。
另见