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Capítulo 3 Introdução às Funções de Variável Complexa

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69 
 
CAPÍTULO III – INTRODUÇÃO ÀS FUNÇÕES DE VARIÁVEL COMPLEXA 
Ao Professor Antônio Pertence Jr. por ter me presenteado com um livro, que muito me auxiliou 
na elaboração deste capítulo. 
Sumário 
 Conjuntos de pontos no plano Z 
 Função de variável complexa 
 Transformações 
 Função exponencial 
 Funções trigonométricas básicas 
 Função logarítmica 
 
1- Conjuntos de pontos no plano Z 
1.1 – Distância entre dois pontos 
Considere dois números complexos quaisquer e indicados na figura 1. 
 
 
Fig. 1 – Os números e estão separados pela 
distância 
 
A definição da distância entre dois pontos do plano Z, isto é, entre dois 
números complexos, é a definição euclidiana de distância entre dois 
pontos, com a qual já estamos familiarizados. 
Teremos então: 
 
 
1.2 – Disco de raio e centro 
Notação: 
O disco de raio e centro em é o conjunto dos pontos do plano Z 
situados a uma distância inferior a do ponto . 
 
Isso significa que o disco de raio e centro em indicado na figura 2 é 
o conjunto dos números complexos situados a uma distância inferior 
a do número complexo . 
Escrevemos então: 
 
 
70 
 
 
Fig. 2 – A distância entre um ponto do disco e o ponto de é menor que 
 
a) Vizinhança de um ponto 
 É o conjunto dos pontos situados no disco 
 
 
 
Aqui o raio possui valor arbitrário, em lugar de um valor específico, 
como o raio do disco da figura 2. 
A definição de vizinhança de um ponto nos permite formalizar as três 
condições que se seguem: 
Ponto interior de um conjunto A 
Um ponto é um ponto interior de um conjunto de pontos A do plano Z, 
se existir uma vizinhança de que contenha apenas pontos do 
conjunto A, como mostra a figura 3. 
 
Fig.3ª – O ponto é um ponto interior do conjunto A qualquer 
Fig. 3b – O ponto é um ponto interior do conjunto dos pontos do disco 
 
 
Ponto exterior de um conjunto A 
Um ponto é um ponto exterior de um conjunto de pontos A do plano 
Z, se existir uma vizinhança de que não contenha nenhum ponto do 
conjunto A, como mostra a figura 4. 
 
71 
 
 
Fig.4ª – O ponto é um ponto exterior do conjunto A qualquer 
Fig. 3b – O ponto é um ponto exterior do conjunto dos pontos do disco 
 
 
Ponto de fronteira de um conjunto A 
Um ponto é um ponto de fronteira de um conjunto de pontos A do 
plano Z, se qualquer vizinhança de possui pelo menos um ponto do 
conjunto A e um ponto que não pertence ao conjunto A. 
Confira na figura 5. 
 
Fig.5ª – O ponto é um ponto de fronteira do conjunto A 
Fig. 5b – O ponto é um ponto de fronteira do conjunto dos pontos do 
disco 
 
b) Conjunto aberto 
Um conjunto A de pontos do plano Z é um conjunto aberto se ele não 
contém nenhum ponto de sua fronteira, como mostra a figura 6. 
 
 
Fig. 6a – O conjunto A é um conjunto aberto 
Fig. 6b – O disco é um conjunto aberto 
 
72 
 
 
c) Conjunto fechado 
Um conjunto A de pontos do plano Z é um conjunto fechado se ele 
contém todos os pontos de sua fronteira, como mostra a figura 7. 
 
Fig. 7a – O conjunto A é um conjunto fechado 
Fig. 7b – O conjunto dos pontos é um conjunto 
fechado. 
 
Atenção! O conjunto fechado mostrado na figura 7b não é um disco. 
 
Vamos determinar e representar vários exemplos de conjuntos de 
pontos do plano Z. 
 
Exemplo 1: 
 
 
Vamos ler a sentença acima: 
 é o conjunto dos números complexos , tais que... 
 
 o módulo da parte real de é menor ou igual a 3 
 
Eliminando as barras de módulo, concluímos que os números 
complexos deste conjunto são tais que, todos possuem a parte real no 
intervalo: 
 
 é um conjunto fechado: contém todos os pontos da sua fronteira: 
 . 
A representação gráfica correspondente é exibida na figura 8. 
 
73 
 
 
Fig.8 – Todos os números complexos localizados na faixa indicada do 
plano Z possuem , com . 
 
Exemplo 2: 
 
 
Vamos ler a sentença acima: 
 é o conjunto dos números complexos , tais que... 
 
 o módulo de ou, a distância de à origem, pois 
 é maior ou igual a 3 e menor do que 5. 
 
Lembrando que é um número complexo qualquer do plano Z, 
teremos: 
 
 
 
(números complexos situados sobre a circunferência com centro na 
origem e raio 3 e fora dela). 
E, simultaneamente, 
 
(números complexos internos à circunferência com centro na origem e 
raio 5) 
A representação gráfica do conjunto de números complexos é 
mostrada na figura 9. 
 
74 
 
 
Fig.9 – O conjunto dos números complexos descritos por se situam 
sobre o anel: 
 
Exemplo 3: 
 
Temos aqui: 
 é o conjunto dos números complexos , tais que... 
 
 a distância de a é maior 
ou igual a . 
Sabemos que: 
 
Logo: 
 é o conjunto dos números complexos do 
plano Z, que se situam sobre a linha da circunferência com centro em 
 e raio e externos a ela, como mostra a figura 10. 
 
Fig.10 – é o conjunto de todos os pontos do plano Z, exceto o disco 
com centro em e raio . 
Exemplo 4: 
 
 é o conjunto dos números complexos que possuem parte imaginária 
positiva. 
 
75 
 
Este conjunto é o semiplano representado na figura 11. 
 
Fig.11 – é um conjunto aberto, que não contém o conjunto dos reais. 
 
Exemplo 5: 
 
 
 
 
A sentença acima significa: 
 é o conjunto dos números complexos tais que... 
 
 
 
 
 o argumento (principal) do quadrado de cada 
número deve ter seu valor no intervalo fechado entre 
 
 
 e radianos. 
 
Devemos determinar quais são esses números complexos através dos 
valores de . 
Sendo assim, escreveremos e na forma exponencial: 
 
Logo, 
 
Portanto, 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Os números complexos do conjunto estão representados na figura 
12. 
A bissetriz do 1º quadrante e o semieixo vertical (com são as 
fronteiras deste conjunto 
 
 
76 
 
 
Fig. 12 – Os números complexos descritos pelo conjunto . 
 
Exemplo 6: 
 
 
Vamos compreender a proposta do conjunto : 
 
 é a distância entre os números complexos e . 
 
 
 
 é a distância entre os números complexos e . 
 
 
 é o conjunto dos números complexos tais que... 
 
 fique à mesma distância de e de 
 , ou seja, deve ser equidistante de e . 
 
Sendo assim, teremos: 
 
 
Elevando os dois lados ao quadrado, simplificando os termos 
semelhantes, obtemos: 
 
 
 
Esta é a equação de uma reta no plano Z, que apresentamos na figura 
13. 
Essa reta é o lugar geométrico dos pontos (números complexos) 
 da forma , no plano Z, como e 
 . 
 
77 
 
 
Fig.13 – A reta é a mediatriz do segmento , formada pelo 
conjunto dos pontos no plano Z.
2 – Função de variável complexa 
Considere um conjunto de números complexos e uma lei (ou 
regra) que associa cada elemento do conjunto a um único número 
complexo, indicado por: 
 , onde . 
 
Como mostra a figura 14: 
 é uma função com domínio 
 O conjunto dos números complexos , obtidos a partir de 
todos os elementos de , é chamado de conjunto imagem de , 
através da função . 
Atenção! 
Tanto a variável independente , quanto a variável dependente de são, 
ambas, números complexos. 
Isso significa que trabalharemos agora com dois planos complexos: o plano 
Z que contém os números e o plano W, que contém os números 
 . 
 
Fig.14 – O conjunto no plano Z, o conjunto no plano W e a função 
 
78 
 
 
2.1 – O domínio de 
Exceto se houver especificação explícita, tomaremos como domínio da 
função o maior conjunto possível de valores de , para os 
quais as operações propostas por possam ser realizadas. 
 
Exemplo 7: 
Determine o domínio das funções elementares: 
 
a) 
Esta é uma função polinomial de variável complexa, para a qual não 
existe restrição de operação, para nenhum valor de . 
Portanto, 
 
b) 
Também aqui o domínio de é todo o plano Z, sem restrições. 
Atenção! 
É importante você lembrar que, se tivéssemos a função real 
 , teríamos . 
 
c) A função racional algébrica 
 
 
 
O domínio desta função será todo o plano Z, exceto as raízes do 
denominador. 
Temos então: 
 
 
A forma polar de é: 
 
 
 
 
Portanto: 
 
 
 , com 
As três raízes são: 
 
 
 
O domínio da função é: 
 
 
 
79 
 
Note que a função real 
 
 
 só não está definida para , a 
única raiz real do denominador. 
d) 
 
 
 
 
Como vimos no exemplo anterior, temos . 
 Observe que a função real 
 
 
 possui 
 
2.2 – As partes real e imaginária de 
Vimos no capítulo 2, que e que e são números reais. 
 
Sendo assim, substituindo na expressão analítica de 
 vamos obter: 
 
 
 
Onde e são funções reais de e denominadas: 
 
 (parte real de ) 
 (parte imaginária de ) 
Exemplo 8: 
Determine a parte real e a parte imaginária das funções indicadas. 
 
a) 
 
Vamos substituir na função acima. 
 
 
 
Reordenando as parcelas, escrevemos: 
 
 
E obtemos: e . 
 
b) 
 
 
 
 
Inicialmente, substituímos na função dada. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Para obtermos na forma 
 
80 
 
 
Devemos multiplicar o numerador e o denominador de pelo conjugado 
do denominador. 
Teremos então: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
A igualdade acima significa que: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
c) 
 
Substituindo em , obtemos: 
 
 
Observamos que 
 
 
E substituímos a fórmula de Euler, estudada no capítulo 2: 
 
 
 
Reescrevemos como: 
 
 
 
Efetuando as operações indicadas e lembrando que , obtemos: 
 
 
 
 
81 
 
Reordenando os termos, separamos as partes real e imaginária de : 
 
Temos então: 
 
 
 
 
 
3 - Transformações 
Vimos na seção 2, que a função estabelece a correspondência 
entre pontos (números complexos) do plano Z e pontos (números 
complexos) do plano W (figura 14). 
 
Esta correspondência estabelecida entre os dois planos* é usualmente 
denominada de transformação ou aplicação. 
 
*Na função real de variável real, , a correspondência é feita entre duas 
retas reais: os eixos X e Y situados no mesmo plano, o plano cartesiano. 
Esta correspondência é estabelecida pela função através dos pontos 
 , que constituem o gráfico de neste plano. 
 
A visualização da transformação de conjuntos de pontos do plano Z em 
conjuntos de pontos do plano W é possível com as representações 
gráficas de e feitas, simultaneamente, nos 
respectivos planos Z e W. 
 
Exemplo 9: 
Considere a transformação: 
 
 
a) Escreva na forma 
 
Substituindo em , obtemos: 
 
 Identificamos que: 
 
 
 
 
b) Determine o conjunto de pontos do plano Z que foram transformados 
na reta . 
Substituindo , teremos que: 
 
 
 
82 
 
 
Interpretando, por enquanto, geometricamente, dizemos que os pontos 
da reta , situada no plano Z, foram transformados nos pontos 
da reta , situada no plano W. 
Vamos esboçar simultaneamente, na figura 15, os gráficos em seus 
respectivos planos. 
 
Fig. 15 – A reta no plano Z corresponde à reta vertical 
no plano W. 
 
Mas lembre-se! Estes não são planos cartesianos! 
 
 A reta é o lugar geométrico dos números complexos da 
forma no plano Z (pois e ). 
 
 E a reta vertical é o lugar geométrico dos números 
complexos do plano W, que possuem parte real igual a 3, isto é, 
 (pois e ) 
 
Observando agora a transformação de Z W, (do 
domínio sobre a imagem) na figura 16, vemos que: 
 
 transformou o conjunto dos números complexos do 
plano Z, no conjunto dos números complexos do 
plano W, que possuem parte real igual a 3, isto é, . 
 
 Vamos verificar isso, escolhendo um número (ou ponto) da reta 
 , ou seja, . 
 
Tomemos, por exemplo, . 
Isso nos fornece o número ou ponto da reta . 
Substituindo em , obtemos: 
 
 
 
83 
 
 
 Genericamente, substituindo em , 
obtemos: 
 
 
 
 Números complexos com parte real igual 3, . 
 
Ainda através da transformação se escolhermos outra reta no 
plano W, este conjunto de pontos corresponderá a outra reta no plano Z, 
como veremos na letra c deste exemplo. 
 
 
Fig.16 – Os números sobre a reta se transformaram nos 
números sobre a reta através de . 
 
c) Determine o conjunto de pontos do plano Z que foram transformados 
na reta . 
Obtivemos na letra a que: 
 
 
 Substituindo na equação acima, obtemos: 
 
 
A interpretação geométrica nos mostra que os pontos da reta , 
situada no plano Z, foram transformados nos pontos da reta , 
situada no plano W. 
Vamos esboçar simultaneamente, na figura 17, os gráficos em seus 
respectivos planos. 
 
 
 
84 
 
 
Fig.17 – A reta
no plano Z corresponde à reta horizontal 
no plano W. 
 
 A reta é o lugar geométrico dos números complexos do 
plano Z, com a forma . 
 A reta é o lugar geométrico dos números complexos do plano 
W, que possuem parte imaginária igual a , isto é, . 
 
 Observando agora a transformação de Z W, na 
figura 18, vemos que: 
 
 transformou o conjunto dos números complexos do 
plano Z, no conjunto dos números do 
plano W, que possuem parte imaginária igual a 1. 
 
Fig.18 – Os números sobre a reta se transformaram nos números 
sobre a reta através de . 
 
 
 
85 
 
Exemplo 10: 
Considere a transformação: 
 
 
a) Escreva na forma 
 
Substituindo , obtemos: 
 
 Identificamos que: 
 
 
 
 
b) Determine o conjunto de pontos do plano Z que foram transformados 
na reta . 
Neste caso temos: 
 
A equação acima indica que a reta vertical no plano W é o 
resultado da transformação dos pontos da hipérbole equilátera 
 do plano Z, através de , como mostra a figura 19. 
 
Fig. 19 – Os números complexos situados sobre a hipérbole 
 do plano Z, se transformaram nos números do plano W 
com parte real igual a 1. 
 
De forma geral, podemos afirmar que, na transformação , os 
pontos ou números complexos sobre uma hipérbole da família 
 , se transforma na respectiva reta vertical 
 , da família de retas correspondente do plano W. 
Confira a representação gráfica na figura 20. 
 
 
86 
 
 
 
Fig.20 – A família de hipérboles no plano Z e a família de retas do plano 
W vinculadas entre si pela transformação . 
 
c) Determine também o conjunto de pontos do plano Z que se 
transforma na reta . 
Identificamos no início deste exemplo que: 
 
Substituindo o valor de obtemos: 
 
 
 
 
A figura 21 mostra, que o conjunto de números complexos localizados 
sobre os pontos da função 
 
 
, no plano Z, se transformam nos 
números complexos do plano W, que têm a parte imaginária igual a 2. 
 
Isso significa que os números situados sobre a função 
 
 
 são: 
 
 
 
 
A transformação fornece: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Estes últimos são os números complexos obtidos no plano W nesta 
transformação. 
 
 
87 
 
 
Fig.21 – Os números 
 
 
 se transformam em 
 
 
 
Se quiser, você pode conferir com alguns pontos específicos de Z, 
obtidos para : 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Da mesma forma como fizemos na letra b, podemos estender a 
transformação sobre a família de funções do plano Z: 
 
 
 
 
Que são levadas às retas horizontais de W, , como vemos na 
figura 22. 
 
 
Fig.22 – Cada ponto 
 
 
 em Z se transforma no ponto 
 
 
 
 de W. 
 
 
88 
 
4– Funções Elementares 
Veremos nesta seção que, funções de uma variável real , podem ser 
definidas no plano complexo, como funções de uma variável complexa , 
sendo . 
4.1 – Função polinomial 
Se for inteiro positivo e constantes complexas com , 
a função polinomial de grau , indicada por é definida em todo o 
plano complexo. 
Escrevemos: 
 
 
 
 , 
Exemplo 11: 
a) 
b) 
 
4.2 – Função racional algébrica 
São funções da forma 
 
 
 
 
Onde e são polinômios de . 
Tais funções são definidas em todos os pontos do plano complexo para os 
quais . 
 
Polo de ordem de uma função racional algébrica 
Considere uma função racional algébrica 
 
 
 . 
Se 
 com e , teremos: 
 
 
 
 
 
 
Nas condições acima, dizemos que é um polo de ordem de . 
 
O polo de ordem é um dos tipos de singularidades que uma função de 
variável complexa pode apresentar [2]. 
A localização dos polos de uma função racional algébrica no plano complexo é 
uma informação relevante no estudo da estabilidade de um sistema físico. 
 
Exemplo 12: 
 
89 
 
Determine e classifique quanto à ordem, os polos de cada uma das funções 
abaixo: 
a) 
 
 
 
As raízes do denominador são: e (veja exemplo 7 – letra c) 
A função dada pode ser escrita como: 
 
 
 
 
 
 
 possui três polos simples (polos de ordem 1) em : e e 
 . 
b) 
 
 
 
Fatorando o denominador, obtemos: 
 
Este polinômio de 4º grau possui três raízes distintas: 
 , que é raiz dupla de (observe que ) 
 , que são duas raízes simples de . 
A função 
 
 
 possui um polo de ordem 2 em e dois polos 
simples em e 
c) 
 
 
 
Fatorando o denominador, obtemos: 
 
Este polinômio de 6º grau possui duas raízes distintas: 
 (raiz tripla) 
 (raiz tripla) 
A função 
 
 
 possui dois polos de ordem 3 em e . 
 
4.3 – A função exponencial 
Define-se a função exponencial no plano Z como e esta função se 
reduz à função usual do cálculo, se tivermos , isto é, se for real. 
 
Substituindo e a fórmula de Euler, teremos: 
 
 
90 
 
 
 
O domínio desta função é todo o plano Z. 
Pode-se provar com auxílio da seção 5.1 do capítulo 2, que permanecem 
válidas, na análise complexa, as seguintes propriedades para [1]: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Observando que 
 
 
Teremos ainda que: 
 
e 
 
 
Atenção! 
A função pode assumir qualquer valor complexo não nulo! 
 
Confira essa afirmativa no exemplo a seguir. 
 
Exemplo 13: 
Determine o valor de para os valores de indicados. 
a) 
 
 
 
b) 
 
 
c) 
 
Este é o valor da função real . 
 
d) 
 
 
91 
 
Obtivemos um valor negativo! 
Lembre-se que a função real > 0 . 
 
e) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Obtivemos um valor imaginário puro. 
 
 
 
4.4 – Funções trigonométricas básicas 
 
Vamos retomar à fórmula de Euler, expressa na equação (22), na seção 4.2 do 
capítulo II: 
 
 
 
 
 
 
Adicionando as duas equações, obtemos: 
 
 
 
 
 
 
Subtraindo agora a segunda equação da primeira, obtemos: 
 
 
 
 
 
 
As duas relações acima, são definições das funções e , agora 
escritas como combinações de exponenciais imaginárias. 
Tais relações nos ajudarão a obter os valores destas funções trigonométricas, 
que serão estendidas para o plano complexo. 
 
Define-se e escritas na forma:
Pode-se verificar com auxílio das definições acima, que [2]: 
 e estão definidas em todo o plano complexo Z 
 
92 
 
 Propriedades familiares para essas funções, no domínio dos 
números reais, permanecem inalteradas: 
 
a) é uma função par 
b) é uma função ímpar 
c) 
d) 
e) 
f) é periódica com período 
g) é periódica com período 
 
Vamos obter agora os valores de e , onde é um 
número complexo qualquer do plano Z. 
 
Como calcular e ? 
De acordo com as propriedades (d) e ( e)acima teremos: 
 
 
 
 
 Precisamos obter e : 
 
Sabemos que 
 
 
 
 
 
Substituindo e lembrando que obtemos: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Como: 
 
 
 
Escrevemos: 
 
 
 
Da mesma forma, temos: 
 
 
 
 
 
 
Substituindo novamente , obtemos: 
 
 
93 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Multiplicando o numerador e o denominador por – , chegamos ao seguinte 
resultado: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Como 
 
 
 
 
Concluímos que: 
 
 
 
Portanto, concluímos que os valores de e são os 
números complexos: 
 
 
 
 
Observação: 
As funções 
 
 
 
 e 
 
 
 
 
estão relacionadas entre si pela relação fundamental: 
 
 
Demonstração: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Atenção! Importante! 
Diferentemente do que ocorre com as funções reais correspondentes, nas 
quais e , as funções e não 
são funções limitadas. 
 
O quadrado do módulo de é: 
 
 
94 
 
 
 
Substituindo , obtemos: 
 
 
 
 
 
Colocando em evidência: 
 
 
 
 
 
Logo, 
 
 
Utilizando um procedimento semelhante, obtemos também que: 
 
 
 
 
Como 
 
 
 , concluímos que as 
funções e podem assumir qualquer valor no plano W, 
como veremos no exemplo a seguir. 
 
Exemplo 14: 
Determine o valor da função trigonométrica indicada: 
a) 
 
 
 
 
 
 
b) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
c) Obter sendo 
 
95 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
d) Obter para 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4.5 – A função logarítmica 
 
Seja um número complexo qualquer do plano Z, escrito na forma 
exponencial: 
 
 
Onde 
 
 
 
 
A função logarítmica no plano W é definida como: 
 
 
Logo: 
 , com 
 
 é o valor usual da função de variável real , uma vez 
que temos . 
 
 assume valores no intervalo – . 
Observação: 
 
96 
 
Vimos na seção 3 do capítulo II, que podemos também localizar o número 
adicionando ao ângulo , um número inteiro de voltas completas, expressas 
como , onde ,etc. 
Desta forma, teremos a forma exponencial de escrita como: 
 
A função logarítmica torna-se: 
 
 
 
Desta forma, com mais de um argumento para um número complexo , 
teremos também mais de um valor de para o mesmo número , se 
utilizarmos diferentes valores de . 
 
Entretanto, a definição de função exige que cada valor de deve ser associado 
a um único valor de , através da operação definida na função logarítmica. 
 
Para contornar esse impasse, a análise complexa “desmembra” a função 
logarítmica em ramos definidos para cada valor de e, consequentemente, 
para cada valor do argumento de , correspondente. 
 
E ainda, cada ramo da função logarítmica é uma função que contém em seu 
domínio um intervalo de valores do argumento, com extensão de radianos. 
 
Desta forma, a função correspondente a um ramo conduz cada número do 
seu domínio a um único valor de . 
 
Ramo principal de 
O ramo principal de corresponde ao valor de 
 
 A função correspondente é 
 (valor principal) 
 O respectivo domínio é e – . 
 
Outros ramos de 
Os outros ramos da função correspondem aos demais valores de 
 
 
 A função correspondente é 
 
 O respectivo domínio é e 
 
 
97 
 
Exemplo 15: 
a) Ramo de para 
A função é 
 
Domínio: e 
 
b) Ramo de para 
A função é 
 
Domínio: e 
 
Exemplo 16: 
Calcule o valor principal da função logarítmica indicada. 
a) 
 
Inicialmente, devemos obter a forma exponencial de 
 
 
 
 
 
 
 
 
Temos então: 
 
Logo: 
 
 
b) 
 
Escrevendo na forma exponencial: 
 
 
 
 
 
 
Lembre-se que o ângulo fornecido pela calculadora com valor de 
 não localiza , porque este número se situa no 2º 
quadrante do plano Z. 
 
Obtemos , portanto: 
 
 
 
c) 
Temos: 
 
98 
 
 
 
 
 
 
A forma exponencial de é . 
Logo: 
 
 
Observe que, no plano Z, podemos obter o logaritmo de números reais 
negativos! 
 
d) 
 
 
 
 
 
 
Escrevemos e obtemos: 
 
 
 
Exemplo 17: 
Determine de forma que 
 
Tomando o logaritmo natural de ambos os lados da equação, obtemos: 
 
 
 
A forma exponencial de é . 
Portanto,
99 
 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
1. BROWN, James. W.; CHURCHILL, Ruel V. Variáveis complexas 
e aplicações. 9. ed. Porto Alegre: AMGH Editora Ltda., 2015. 
 
2. ÁVILA, Geraldo S. S.. Variáveis complexas e aplicações. Rio de 
Janeiro: LTC Editora, c1990. 
 
 
3. CHURCHILL, Ruel V. Variáveis complexas e suas aplicações. 
São Paulo: McGraw-Hill do Brasil, c1975. 
 
4. SPIEGEL, Murray R. Variáveis complexas: com uma introdução 
as transformações conformes e suas aplicações : resumo da 
teoria, 379 problemas resolvidos, 973 problemas. . São Paulo: 
McGraw-Hill do Brasil, 1973. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
100 
 
INTRODUÇÃO ÀS FUNÇÕES DE VARIÁVEL COMPLEXA - SÍNTESE 
 
1) Distância entre dois pontos 
 
 
 
2) Disco de raio e centro : 
 
3) Plano Z e plano W 
 
 
 
 
 
4) Função polinomial 
 
 
 
 , com 
5) Função racional algébrica 
 
 
 
 
 
6) Função exponencial 
 
 
7) Fórmulas de Euler 
 
 
8) Funções trigonométricas 
 
101 
 
 
 
 
 e 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Função logarítmica 
 
 
 
 
 
Ramo principal de : 
 
 
 
Outros ramos de : 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
102 
 
EXERCÍCIOS PROPOSTOS 
 
Descreva e represente graficamente os conjuntos de pontos indicados 
1) 
 
2) 
 
3) 
 
4) 
 
5) 
 
 
 
 
 
6) 
 
7) 
 
8) 
 
9) 
 
 
Identifique o lugar geométrico do plano Z determinado pela sentença indicada. 
Determine também a forma dos números complexos , que pertencem 
ao respectivo conjunto. (Se necessário, retorne ao exemplo 6) 
 
10) 
 
11) 
 
 
12) 
 
13) 
 
Dadas as funções abaixo, determine e 
 
14) 
 
15) 
 
 
 
 
16) 
 
 
 
17) (Utilize a forma exponencial de e a fórmula de Euler) 
 
103 
 
 
18) 
 
 
 (Utilize a forma exponencial de e a fórmula de Euler) 
 
Considere a transformação nos exercícios 19, 20, 21, 22 e 23. 
19) Determine para . Represente e . 
 
20) Determine para 
 (use a forma exponencial de i) 
Represente e . 
 
21) Determine e represente o conjunto dos pontos do plano Z que foram 
transformados na reta do plano W. 
 
22) Considere o conjunto de pontos da reta do plano Z. 
Substituindo em , determine e represente o conjunto 
de pontos obtido no plano W. 
 
23) Observando seus resultados e representações nos exercícios 19 a 
22, qual foi a operação geométrica que a transformação 
realizou sobre um ponto ou sobre um conjunto de pontos do plano 
Z? 
 
Considere a transformação nos exercícios 24 e 25. 
 
24) Determine e represente o conjunto de pontos do plano Z que foram 
transformados na reta do plano W. 
 
25) Determine e represente o conjunto de pontos do plano Z que foram 
transformados na reta do plano W. 
 
Considere a transformação nos exercícios 26 e 27. 
 
26) Determine e represente o conjunto de pontos do plano Z que foram 
transformados na reta do plano W. 
 
27) Determine e represente o conjunto de pontos do plano Z que foram 
transformados na reta do plano W. 
 
28) Considere a transformação . 
Determine e represente o conjunto dos pontos do plano Z que foram 
transformados: a) Na reta ; b) Na reta . 
 
29) Considere a transformação . 
 
104 
 
Determine e represente o conjunto dos pontos do plano Z que foram 
transformados: a) Na reta ; b) Na reta . 
 
Determine os valores indicados da função exponencial nos exercícios 30 
a 33. 
 
30) 
 
31) 
 
32) 
 
33) 
 
Determine os valores das funções trigonométricas indicadas nos 
exercícios 34 a 37. 
 
34) 
 
35) 
 
36) 
 
37) 
 
38) Sabendo que 
 
 e 
 
Verifique a relação fundamental da trigonometria: 
 
 
 
Determine os valores indicados da função logarítmica nos exercícios 39 
e 40. 
 
39) 
 
40) 
Determine o valor de nas equações dos exercícios 41 e 42. 
41) 
 
 
105 
 
42) 
 
 
RESPOSTAS 
 
1) Anel com centro em e raio entre 
 
2) Faixa vertical situada entre 
 
3) Faixa horizontal situada entre 
 
4) Área retangular situada entre as retas e 
 
5) Setor situado no intervalo 
 
 
 
 
 
 
 
6) Circunferência com centro em e raio 
 
7) Parábola 
 
8) Mediatriz do segmento entre os pontos e 
 
9) Quadrantes situados entre 
 
 
 ou 
 
 
 
 
10) Reta , com 
 
11) Reta 
 
 
 , com 
 
 
 
 
12) Hipérbole 
 
 
 , com 
 
 
 
 
 
13) Reta , com 
 
14) 
 
 
 
 
15) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
106 
 
16) 
 
 
 
 
 
 
 
 
17) 
 
 
 
 
18) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
19) , no plano W. 
 
20) 
 , no plano W. 
 
21) Reta vertical , no plano Z. 
 
22) Reta vertical , no plano W. 
 
23) Rotação no sentido anti-horário de 
 
 
 
 
24) , no plano Z. 
 
25) , no plano Z. 
 
26) , no plano Z. 
 
27) , no plano Z. 
 
28) Circunferências concêntricas no plano Z, com centro em (0,0) e: 
 a) raio igual a 1; b) raio igual a 3. 
E ainda, esta é uma função de variável complexa com valores reais, pois 
temos 
 
29) a) Circunferência com centro em (2,0) e raio 3, no plano Z. 
b) Reta , no plano Z. 
 
30) 
 
31) 
 
32) 
 
 
107 
 
33) 
 
34) 
 
35) 
 
36) 
 
37) 
 
38) ------ 
 
39) 
 
 
 
 
40) 
 
 
 
 
 
 
 
41) 
 
42)

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