函数值 ln(ie)=()A. (pi)/(2)iB. 1+(pi)/(2)iC. ((pi)/(2)+2kpi)iD. 1+((pi)/(2)+2kpi)i
A. $\frac{\pi}{2}i$
B. $1+\frac{\pi}{2}i$
C. $$(\frac{\pi}{2}+2k\pi)i$$
D. $1+(\frac{\pi}{2}+2k\pi)i$
题目解答
答案
解析
本题考查复数的对数运算,解题思路是先将复数$ie$转化为指数形式,再根据复数对数的运算法则进行计算。
步骤一:将复数$ie$转化为指数形式
对于复数$z = r(\cos\theta + i\sin\theta)$,其指数形式为$z = re^{i\theta}$,其中$r$为复数的模,$\theta$为复数的辐角。
对于复数$ie$,可写成$e(\cos\frac{\pi}{2} + i\sin\frac{\pi}{2})$,根据欧拉公式$e^{i\theta}=\cos\theta + i\sin\theta$,则$ie = e\cdot e^{i\frac{\pi}{2}}=e^{1 + i\frac{\pi}{2}}$。
由于复数的辐角是多值的,$\theta=\frac{\pi}{2}+2k\pi$,$k\in Z$,所以$ie = e^{1 + i(\frac{\pi}{2}+2k\pi)}$,$k\in Z$。
步骤二:计算$\ln(ie)$
根据对数的运算法则$\ln(z)=\ln(re^{的复数)= \ln r + i\theta$($z = re^{i\theta}$),对于$ie = e^{1 + i(\frac{\pi}{2}+2k\pi)}$,可得:
$\ln(ie)=\ln\left(e^{1 + i(\frac{\pi}{2}+2k\pi)}\right)$
根据对数的性质$\ln(a^b)=b\ln a$,这里$a = e$,$b = 1 + i(\frac{\pi}{2}+2k\pi)$,则:
$\ln\left(e^{1 + i(\frac{\pi}{2}+2k\pi)}\right)=(1 + i(\frac{\pi}{2}+2k\pi))\ln e$
因为$\ln e = 1$,所以$\ln(ie)=1 + i(\frac{\pi}{2}+2k\pi)$,$k\in Z$。