Gibt es einen natürlichen Weg, um zu beweisen, dass trigonometrische Identitäten auch für komplexe Zahlen gelten?

In der komplexen Analyse werden Triggerfunktionen über definiert exp die wiederum über Potenzreihen definiert ist. Das sieht man ihm natürlich leicht an R , alle diese Funktionen stimmen mit ihren üblichen reellen Variablenversionen überein, mit denen wir gut vertraut sind.

Im realen Fall gibt es einige grundlegende Identitäten wie cos ist gerade, Sünde ist seltsam und cos ( X ) = Sünde ( π 2 X ) usw. Es gibt auch kompliziertere wie

(1) cos ( X j ) = cos X cos j + Sünde X Sünde j .

F1: Machen Sie echte variable Identitäten wie ( 1 ) auch halten wann X , j sind komplexe Zahlen? (Identitäten mit Quadratwurzeln sind hier natürlich nicht enthalten. Uns interessiert im Grunde nur cos ( X ± j ) , Sünde ( X ± j ) usw.

F2: Wenn ja, gibt es einen natürlichen (oder raffinierten) Weg, dies zu sehen, außer auf die Grundlagen zu gehen exp Definition und Term für Term berechnen?

Danke!

Eine Idee, die mir gerade eingefallen ist: die Einzigartigkeit der Erweiterung holomorpher Funktionen zu nutzen. Ich versuche es zu konkretisieren.
Normalerweise zeigen Sie, dass (LHS)-(RHS) eine holomorphe Funktion ist, die auf der realen Linie Null ist. Es ist also überall Null.
@SteveD Sooooo schlau! Danke. Ich habe gerade darüber nachgedacht, zuerst eine Variable als real zu fixieren und die andere umzubiegen C und dann beide beugen. Aber deiner ist definitiv besser!

Antworten (1)

Ich kann meine Frage selbst beantworten. Ich werde nehmen cos ( X j ) als Beispiel. Der Einfachheit halber bezeichnen wir die Identität ( 1 ) als

(*) cos ( X j ) = F ( X , j ) ,
Wo F ( X , j ) ist der RHS- Ausdruck.

Fix X R . Betrachten Sie die Karte C z cos ( X z ) was eindeutig holomorph ist. Wenn z R , cos ( X z ) = F ( X , z ) hält. Aber F ( X , z ) ist auch holomorph, also cos ( X z ) = F ( X , z ) muss im ganzen halten z C Domain.

Jetzt haben wir gezeigt, wann X R , j C , ( ) wird halten. Wir reparieren j wie jede komplexe Zahl, und betrachten Sie die Karte C z F ( z , j ) , und wenden Sie das Erweiterungsargument noch einmal an, dann schließen wir das ( ) immer gelten, auch wenn beide Variablen komplex sind.

Schlüsselpunkt: seit R hat eine Folge von distinkten Punkten, die in sich selbst zusammenlaufen, die Verlängerung einer holomorphen Funktion aus R Zu C ist einzigartig.

Das ist grundsätzlich richtig. Normalerweise ist es einfacher zu schreiben F X ( z ) = cos ( X z ) ( cos X cos z Sünde X Sünde z ) , zeigen F X ( z ) für die Funktion (du zeigst also nur F X ( z ) auf einer Menge mit einem Grenzpunkt Null ist, also gilt die Identität auf dieser Menge). Das ist aber meiner Meinung nach vor allem Geschmackssache.
@ Mark ja, ich denke, wir sagen dasselbe. Es ist nur so, dass ich so etwas wie eine Lambda-Funktion verwendet habe, ohne sie zu benennen.