为什么需要找到复数的三角形式?

为什么需要找到复数的三角形式?
Anonim

根据您对复数的需要,三角形可能非常有用或非常棘手。

例如,让我们 #Z_1 = 1 + I#, #Z_2 = SQRT(3)+ I##z_3 = -1 + i sqrt {3}#.

让我们计算两个三角形式:

#theta_1 =反正切(1)= pi / 4的##rho_1 = SQRT {1 + 1} = SQRT {2}#

#theta_2 =反正切(1 / SQRT {3})= PI / 6##rho_2 = SQRT {3 + 1} = 2#

#theta_3 = pi + arctan(-sqrt {3})= 2/3 pi##rho_3 = SQRT {1 + 3} = 2#

所以三角形式是:

#z_1 = sqrt {2}(cos(pi / 4)+ i sin(pi / 4))#

#z_2 = 2(cos(pi / 6)+ i sin(pi / 6))#

#z_3 = 2(cos(2/3 pi)+ i sin(2/3 pi))#

加成

假设你想要计算 #Z_1 + Z_2 + Z_3#。如果你使用代数形式,你得到

#z_1 + z_2 + z_3 =(1 + i)+(sqrt {3} + i)+( - 1 + i sqrt {3})= sqrt {3} + i(2 + sqrt {3})#

很容易。现在尝试使用三角形式…

#z_1 + z_2 + z_3 = sqrt {2}(cos(pi / 4)+ i sin(pi / 4))+ 2(cos(pi / 6)+ i sin(pi / 6))+ 2(cos( 2/3 pi)+我犯罪(2/3 pi))#

事实证明,添加这两个表达式的最短方法是求解余弦和正弦,这意味着……转向代数形式!

代数形式通常是添加复数时最佳选择.

乘法

现在我们尝试计算 #Z_1 * Z_2 * Z_3#。使用代数形式需要大量恼人的计算。但使用三角形式求解此产品更简单:

#z_1 * z_2 * z_3 = sqrt {2}(cos(pi / 4)+ i sin(pi / 4))* 2(cos(pi / 6)+ i sin(pi / 6))* 2(cos( 2/3 pi)+ i sin(2/3 pi))= 4 sqrt {2}(cos(pi / 4 + pi / 6 + 2/3 pi)+ i sin(pi / 4 + pi / 6 + 2) / 3 pi))= 4 sqrt {2}(cos(13/12 pi)+ i sin(13/12 pi))#

证明第二个平等的成分来自三角学:二者 加法公式

#sin(alpha + beta)= sin(alpha)cos(beta)+ sin(beta)cos(alpha)#

#cos(alpha + beta)= cos(alpha)cos(beta)-sin(alpha)sin(beta)#

复数的乘法以指数形式更清晰(但在概念上并不容易)。

在某种意义上,三角形式是代数形式和指数形式之间的一种中间形式。三角形式是在这两者之间切换的方式。在这个意义上,它是一种“翻译”形式的“字典”。