基礎:複數與複平面的幾何
主輻角(principal argument)
由於輻角 arg z 是多值的——每轉一整圈 2 pi 都得到同一個點——我們常想從那個無窮的族裡挑出一個特定的角,稱之為「那個」輻角。被挑中的代表就是主輻角,以大寫的 A 寫成:Arg z。標準慣例是選取落在半開區間從 -pi(不含)到 pi(含)內的那個唯一角度,使得每個非零的 z 都恰有一個主輻角。
具體地說,Arg z 就是你從正實軸逆時針掃過不超過半圈、或順時針掃過不到半圈時,自然會說出的那個角。正實軸的 Arg z = 0;正虛軸的 Arg z = pi/2;負實軸的 Arg z = pi;而恰在負實軸下方一點的點,其 Arg z 略大於 -pi。完整的輻角則是 arg z = Arg z + 2 pi k,k 為任意整數。
固定一個主值的目的,是讓輻角成為一個誠實的單值函數——但你得付出代價。因為這區間在 -pi 與 pi(負實軸)處有一道硬邊,當你跨過那條射線時,Arg z 會突然跳 2 pi:它由接近 pi 一躍而為接近 -pi。這個不連續無可迴避,並非那個特定選擇的瑕疵,而且它正是分支切割的原型——你會在複對數那裡再次遇到它。
Arg(-1) = pi,但 Arg(-1 - 0.001 i) 卻略大於 -pi:在負實軸下方踏出一小步,就讓主輻角驟降近乎一整個 2 pi。這個跳躍就位於負實軸上。
把輻角釘在 (-pi, pi] 內,必然在負實軸上造成 2 pi 的跳躍——這就是分支切割的原型。
慣例各有不同:有些書用 [0, 2 pi) 而非 (-pi, pi]。沒有哪一個更「正確」;只要言明你的慣例即可。無論你選哪一個,主輻角都會沿著一條由原點射出的射線不連續。
又称
另见