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复数的三角式复数的三角形式是什么?

发布日期:2025-04-13

复数三角形式的定义

任何一个复数 z=a+biz = a + bia,bRa,b\in R)都可以表示成 r(cosθ+isinθ)r(\cos\theta + i\sin\theta) 的形式。其中,rr 是复数 zz 的模,即 r=z=a2+b2r=\vert z\vert=\sqrt{a^{2}+b^{2}}

θ\theta 是复数 zz 的辐角,满足 tanθ=ba\tan\theta=\frac{b}{a}a0a\neq0),当 a=0a = 0 时,若 b>0b>0θ=π2+2kπ,kZ\theta=\frac{\pi}{2}+2k\pi,k\in Z;若 b<0b < 0θ=3π2+2kπ,kZ\theta=\frac{3\pi}{2}+2k\pi,k\in Z。这种形式 z=r(cosθ+isinθ)z = r(\cos\theta + i\sin\theta) 就叫做复数 zz 的三角形式 。

例如,对于复数 z=1+iz = 1 + i,先求模 r=z=12+12=2r=\vert z\vert=\sqrt{1^{2}+1^{2}}=\sqrt{2}

=2

再求辐角 θ\theta,因为 a=1a = 1b=1b = 1tanθ=1\tan\theta = 1,且点 (1,1)(1,1) 在第一象限,所以 θ=π4+2kπ\theta=\frac{\pi}{4}+2k\pikZk\in Z),通常取主值 θ=π4\theta=\frac{\pi}{4}

那么复数 z=1+iz = 1 + i 的三角形式就是 z=2(cosπ4+isinπ4)z=\sqrt{2}(\cos\frac{\pi}{4}+i\sin\frac{\pi}{4})

(cos4π+isin4π)

 

 

复数三角形式的运算性质(乘法、除法、乘方等)

乘法法则:设 z1=r1(cosθ1+isinθ1)z_{1}=r_{1}(\cos\theta_{1}+i\sin\theta_{1})z2=r2(cosθ2+isinθ2)z_{2}=r_{2}(\cos\theta_{2}+i\sin\theta_{2}),则 z1z2=r1r2[cos(θ1+θ2)+isin(θ1+θ2)]z_{1}z_{2}=r_{1}r_{2}[\cos(\theta_{1}+\theta_{2})+i\sin(\theta_{1}+\theta_{2})]

例如,z1=2(cosπ3+isinπ3)z_{1}=2(\cos\frac{\pi}{3}+i\sin\frac{\pi}{3})z2=3(cosπ6+isinπ6)z_{2}=3(\cos\frac{\pi}{6}+i\sin\frac{\pi}{6}),则 z1z2=2×3[cos(π3+π6)+isin(π3+π6)]=6(cosπ2+isinπ2)z_{1}z_{2}=2\times3[\cos(\frac{\pi}{3}+\frac{\pi}{6})+i\sin(\frac{\pi}{3}+\frac{\pi}{6})]=6(\cos\frac{\pi}{2}+i\sin\frac{\pi}{2})

 

除法法则z1z2=r1r2[cos(θ1θ2)+isin(θ1θ2)]\frac{z_{1}}{z_{2}}=\frac{r_{1}}{r_{2}}[\cos(\theta_{1}-\theta_{2})+i\sin(\theta_{1}-\theta_{2})]z20z_{2}\neq0,即 r20r_{2}\neq0)。

比如,z1=4(cosπ4+isinπ4)z_{1}=4(\cos\frac{\pi}{4}+i\sin\frac{\pi}{4})z2=2(cosπ12+isinπ12)z_{2}=2(\cos\frac{\pi}{12}+i\sin\frac{\pi}{12}),则 z1z2=42[cos(π4π12)+isin(π4π12)]=2(cosπ6+isinπ6)\frac{z_{1}}{z_{2}}=\frac{4}{2}[\cos(\frac{\pi}{4}-\frac{\pi}{12})+i\sin(\frac{\pi}{4}-\frac{\pi}{12})]=2(\cos\frac{\pi}{6}+i\sin\frac{\pi}{6})

 

乘方法则(棣莫弗定理):若 z=r(cosθ+isinθ)z = r(\cos\theta + i\sin\theta),那么 zn=rn(cosnθ+isinnθ)z^{n}=r^{n}(\cos n\theta+i\sin n\theta)nNn\in N

例如,z=cosπ6+isinπ6z = \cos\frac{\pi}{6}+i\sin\frac{\pi}{6},当 n=3n = 3 时,\(z^{3}=\cos(3\times\frac{\pi

 

 

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