正の実数aに対して、√aの定義とはaの平方根x^2=aの解xの正のほうです。
負の数に関してもたとえば、-5の平方根は±√5iがありますが、√-5は√5iのほうを指します。
複素数に関して、wikipediaでは、z=r(cosθ+isinθ)のとき、√z=√r(cos(θ/2)+isin(θ/2))と定義されています。
したがって、√i=(1+i)/√2を指します。
しかし、https://math-jp.net/2017/03/20/square-root-of-co …のように、√zはzの平方根を表すと定義しているものも多くみられます。
2つ定義をあげましたが、どちらが一般的なのですか?
必要に応じて使い分けるのですか?
A 回答 (1件)
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No.1
- 回答日時:
「z=r(cosθ+isinθ)のとき」だけでは、z から r,θ の組を一意に決めることはできません。
r は r≧0 を要請することで一意になりますが、r>0 の場合にも θ は
z に当てはまる θ の一つを θ1 として θ = θ1 + 2πn (nは自然数) の不定性を持ちます。
これを「√z=√r(cos(θ/2)+isin(θ/2))」へ代入すると、n が偶数のときと奇数のときで
√z は異なる値になってしまいます。つまり、そのwikipediaの定義は √z を一意に定義せず、
リンク先のほうの定義と同じことを言っていることになります。
この点を修正して、類似の方法で √z を一価関数にするには、「z=r(cosθ+isinθ)のとき」
で r,θ を定めるときに、r≧0 と併せて -π<θ≦π とか 0≦θ<2π などの制限を設けて
θ を一意に決めておけばよいです。実数の範囲でも、逆三角関数などはこんな感じの方法で
定義しますよね。 ただし、これをすると √z が z≠0 全体で正則ではなくなってしまうので、
多価関数として定義しておいて、毎回枝の確認をしながら使うのとどちらがいいかは一長一短です。
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もう一度読み返すと、r>0,-π<θ≦πと制限がついていました。
実軸の負の部分を除くガウス平面 C の全域で至る所正則である。しかし実軸の負の部分上では連続でさえない。これを2枚のガウス平面を実軸の負の部分で張り合わせた平方根函数のリーマン面上で考えるならば、至る所解析的である。
>>とのことなので、不便な点もあるようですね。