Die komplexe Exponentialfunktion ez Andreas Pester Fachhochschule Techikum Kärnten, Villach
pester@cti.ac.at Zusammenfassung: In diesem Abschnitt werden die wichtigsten arithmetischen und Abbildungseigenschaften der komplexen Exponentialfunktion behandelt. Er dient zur Ergänzung für Studenten nicht-mathematischer Fachrichtungen, die sich mit elementaren komplexen Funktionen beschäftigen. Stichworte: Defintion | Arithmetische Eigenschaften | Periodizität | Abbildungseigenschaften | Formel 1 | Formel 2 | Abbildung 1 | Abbildung 2 Die Definition der komplexen Exponentialfunktion ez ist eine Erweiterung der Defintion der Exponentialfunktion für reelle Argumente. Daraus ergeben sich die Bestimmungen für Real-, Imginärteil, Betrag und Argument

Re ez = excosy, Im ez = exsiny , |ez| = ex und Arg ez = y. Die wichtigsten Eigenschaften für Exponentialfunktionen gelten auch im Komplexen, wie z.B.: Eine Eigenschaft ist besonders wichtig, da sie die komplexe von der reellen Exponentialfunktion unterscheidet - die Periodizität. Für die komplexe Exponentialfunktion gilt folgende Eigenschaft: Dies ergibt sich aus folgendem Zusammenhang: Die Periode der komplexen Exponentialfunktion beträgt 2pi. Diese Eigenschaft gibt es im Reellen nicht. Die Abbildung w = ez hat folgende Eigenschaften:
 Die Gerade  x = x0    wird auf den Kreis um 0 mit dem Radius r = ex0 abgebildet
 Die Gerade  y = y0    wird auf den Strahl Arg w = y0 abgebildet
 Der Streifen  y0 < y < y0+2p    wird umkehrbar eindeutig auf C\{0} abgebildet
Geometrisch kann man diese Abbildungseigenschaften wiefolgt veranschaulichen: Diese Abbildungseigenschaften sind für die Funktion w = ez keineswegs symmetrisch, denn Kreise in der z-Ebene werden keinesfalls in Geraden in der w-Ebene transformiert (wie im Fall der Inversion), wie man aus der nächsten Abb. sieht. Aus der 2pi-Periodizität von w = ez folgt, dass jeder Streifen der z-Ebene S = {x+iy; xÎÂ, y0 < y < y0 +2pi} umkehrbar eindeutig auf die gesamte z-Ebene ohne den Nullpunkt abgebildet werden kann. Der Streifen F := {zÎC, -p < Im z £ p} heißt Fundamentalstreifen. Überlegen Sie, welche Bereiche des Fundamentalstreifens aus der z-Ebene durch w = ez wohin in die w-Ebene abgebildet werden.