Qual é o log natural de -0.9 −0.9?
Responda:
ln (-0.9) = ln (0.9) + ipi ~~ -0.10536 + ipiln(−0.9)=ln(0.9)+iπ≈−0.10536+iπ
Explicação:
Observe que o logaritmo natural deve ser o inverso da função exponencial e^xex. Portanto, a resposta para a nossa pergunta é uma solução de:
e^x = -0.9ex=−0.9
Note, porém, que e^x > 0ex>0 para todos os valores reais de xx.
Portanto, não há valor real de xx que é candidato ao logaritmo natural.
A função exponencial e^xex é aplicável a números complexos, para que possamos procurar soluções complexas de e^x = -0.9ex=−0.9.
Observe que a identidade de Euler nos diz que:
e^(ipi) + 1 = 0eiπ+1=0
Então encontramos:
e^(ipi + ln 0.9) = e^(ipi) * e^(ln 0.9) = -1 * 0.9 = -0.9eiπ+ln0.9=eiπ⋅eln0.9=−1⋅0.9=−0.9
De fato, o valor principal do logaritmo natural complexo de -0.9−0.9 is ln 0.9 + i piln0.9+iπ.
"Valor principal"?
Qualquer número do formulário x = ln 0.9 + (2k+1)piix=ln0.9+(2k+1)πi (com kk um inteiro) irá satisfazer e^x = -0.9ex=−0.9.
Por convenção, o valor principal de ln (r e^(i theta))ln(reiθ) is ln r + i thetalnr+iθ para theta in (-pi, pi]θ∈(−π,π].
Para encontrar o valor de ln 0.9ln0.9 podemos usar:
ln (1+t) = t-t^2/2+t^3/3-t^4/4+...
Assim:
ln (1-t) = t+t^2/2+t^3/3+t^4/4+...
e:
ln (0.9) = ln (1-0.1) = -(0.1+0.01/2+0.001/3+0.0001/4+...)
~~ -0.10536
Assim:
ln (-0.9) = ln (-0.9) + ipi ~~ -0.10536+ipi