将所有复数转换为三角形,然后简化表达式?用标准格式写下答案。

将所有复数转换为三角形,然后简化表达式?用标准格式写下答案。
Anonim

回答:

#{(2 + 2i)^ 5(-sqrt {3} + i)^ 3} /(sqrt {3} + i)^ 10#

#=(sqrt {3} -1)/ 2 +(sqrt {3} +1)/ 2 i#

说明:

在这个问题的另一个答案中,我猜测这个问题中有一个错字 #-3# 应该是 #-sqrt {3}#。我已经在评论中得到保证,事实并非如此,问题是正确的。

我不会重复我们的决心

#2 + 2i = 2 sqrt {2} text {cis} 45 ^ circ#

#sqrt {3} + i = 2 text {cis} 30 ^ circ#

但现在我们必须转换 #-3 +我# 到三角形式。我们可以做到,但因为它不是Trig的首选三角形之一,所以它有点尴尬。

#| -3 + i | = sqrt {3 ^ 2 + 1 ^ 2} = sqrt {10}#

我们处于第二象限,反正切的主要值是第四象限。

# angle(-3 + i)= text {Arc} text {tan}(1 / { - 3})+ 180 ^ circ#

#-3 + i = sqrt {10} text {cis}(文字{Arc} text {tan}(1 / { - 3})+ 180 ^ circ)#

我们得到的是,De Moivre在这样的形式上效果不佳

#( - 3 + i)^ 3 = sqrt {10 ^ 3} text {cis}(3(文本{Arc} text {tan}(1 / { - 3})+ 180 ^ circ))#

但我们并没有陷入困境。因为指数只是 #3# 我们可以用三角公式做到这一点。让我们调用我们发现的恒定角度

#theta = angle(-3 + i)#

作者De Moivre,

#( - 3 + i)^ 3 =( sqrt {10} text {cis} theta)^ 3 = 10sqrt {10}( cos(3theta)+ i sin(3 theta))#

我们知道

# cos theta = -3 / sqrt {10},quad sin theta = 1 / sqrt {10}#

#cos(3 theta)= 4 cos ^ 3 theta - 3 cos theta = 4(-3 / sqrt {10})^ 3 - 3( - 3 / sqrt {10})= - (9 sqrt(10))/ 50#

#sin(3 theta)= 3 sin theta - 4 sin ^ 3 theta = 3(1 / sqrt {10}) - 4(1 / sqrt {10})^ 3 =(13 sqrt(10))/ 50#

#(-3 + i)^ 3 = 10sqrt {10}(sqrt {10} / 50)( - 9 + 13 i)= -18 +26 i#

这似乎比立方更多的工作 #( - 3 + I):#

#( - 3 + i)( - 3 + i)( - 3 + i)=( - 3 + i)(8 -6i)= - 18 + 26 i quad sqrt#

好的,我们来做问题:

#{(2 + 2i)^ 5(-3 + i)^ 3} / {(sqrt {3} + i)^ {10}}#

#= {(2 sqrt {2} text {cis} 45 ^ circ)^ 5(-3 + i)^ 3} / {(2 text {cis} 30 ^ circ)^ {10} }#

#=({2 ^ 5 sqrt {2 ^ 5}} / 2 ^ 10){ text {cis}(5 cdot 45 ^ circ)} / { text {cis}(10 cdot 30 ^ circ)}( - 3 + i)^ 3#

#=(sqrt {2} / 8){ text {cis}(225 ^ circ)} / { text {cis}(300 ^ circ)}( - 3 + i)^ 3#

#=(sqrt {2} / 8) text {cis}(225 ^ circ - 300)( - 3 + i)^ 3#

#=(sqrt {2} / 8)( - 18 +26 i) text {cis}( - 75 ^ circ)#

呃,它永远不会结束。我们得到了

#cos(-75 ^ circ)= cos 75 ^ circ = cos(45 ^ circ + 30 ^ circ)= sqrt {2} / 2(sqrt {3} / 2 - 1/2)= 1/4(sqrt {6} -sqrt {2})#

#sin(-75 ^ circ)= - (sin 45 cos 30 + cos 45 sin 30)= -sqrt {2} / 2( sqrt {3} / 2 + 1/2)= - 1/4( sqrt {6} + sqrt {2})#

#{(2 + 2i)^ 5(-3 + i)^ 3} / {(sqrt {3} + i)^ {10}}#

#=(sqrt {2} / 8)( - 18 +26 i)1/4((sqrt {6} -sqrt {2}) - (sqrt {6} + sqrt {2})i)#

#= {11 + 2 sqrt(3)} / 4 +(11 sqrt(3) - 2)/ 4 i#