棣莫弗定理和n倍角

2021-06-22 09:43:37 字數 943 閱讀 9267

棣弗莫公式

設兩個複數

(用三角形式表示)z1=r1(cosθ1+isinθ1),z2=r2(cosθ2+isinθ2),則:

z1z2=r1r2[cos(θ1+θ2)+isin(θ1+θ2)]。

證:先講一下

複數 的三角形式的概念。在

復平面 c上,用向量

z

(a,b)來表示z=a+bi。於是,該向量可以分成兩個在實軸,

虛軸上的分向量.如果向量z與實軸的夾角為θ,這兩個分向量的模分別等於rcosθ,rsinθ(r=√a^2+b^2)。

所以,複數

z可以表示為z=r(cosθ+isinθ)。這裡θ稱為

複數 z的輻角。

因為z1=r1(cosθ1+isinθ1),z2=r2(cosθ2+isinθ2),所以

z1z2=r1r2(cosθ1+isinθ1)(cosθ2+isinθ2)

=r1r2(cosθ1cosθ2+icosθ1sinθ2+isinθ1cosθ2-sinθ1sinθ2)

=r1r2[(cosθ1cosθ2-sinθ1sinθ2)+i(cosθ1sinθ2+sinθ1cosθ2)]

=r1r2[cos(θ1+θ2)+isin(θ1+θ2)]

實際上由尤拉恒等式:e^ix  = cosx + isinx,就可以得到上面的式子。

其實該定理可以推廣為一般形式:

設n個複數

z1=r1(cosθ1+isinθ1),z2=r2(cosθ2+isinθ2),……,zn=rn(cosθn+isinθn),則:

z1z2……zn=r1r2……rn[cos(θ1+θ2+……+θn)+isin(θ1+θ2+……+θn)].

實際上可以用棣弗莫公式來理解尤拉公式。

由棣弗莫公式可以得到:

將其二項式展開即可得到n倍角公式。

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