Тригонометрическая форма записи комплексного числа

Если точка z комплексной плоскости имеет декартовые координаты (х, у), т.е. Тригонометрическая форма записи комплексного числа - student2.ru и полярные Тригонометрическая форма записи комплексного числа - student2.ru , то они связаны соотношением (1):

Тригонометрическая форма записи комплексного числа - student2.ru .

По определению, Тригонометрическая форма записи комплексного числа - student2.ru и из (1) получаем:

Тригонометрическая форма записи комплексного числа - student2.ru . (9)

Подставляя в алгебраическую форму записи числа z получаем: Тригонометрическая форма записи комплексного числа - student2.ru . Или

Тригонометрическая форма записи комплексного числа - student2.ru (10)

Определение. Запись комплексного числа в виде (3) называется еготригонометрической формой.

Замечание. Поскольку одну букву писать экономнее нежели несколько, то чаще всего тригонометрическую форму комплексного числа пишут в виде:

Тригонометрическая форма записи комплексного числа - student2.ru , (11)

где Тригонометрическая форма записи комплексного числа - student2.ru .

Теорема. (О равенстве комплексных чисел в тригонометрической форме.)

Два комплексных числа равны тогда и только тогда, когда равны их модули и аргументы.

Доказательство. Так как между всеми комплексными числами и всемиточками комплексной плоскости существует взаимно однозначное соответствие, то равные комплексные числа отождествляются накомплексной плоскости с одной и той же точкой, следовательно, имеют одни и те же полярные координаты, т.е. полярный радиус, который по определению равен модулю комплексного числа, и полярный угол, который по определению равен аргументу комплексного числа. Обратно, если комплексные числа имеют равные модули и аргументы, то они изображаются на комплексной плоскости одной точкой и, следовательно, равны.

Теорема доказана.

Используя соотношения, которые связывают полярные и декартовыекоординаты точки плоскости, можно найти модуль и аргумент комплексного числа зная его действительную и мнимую части.

Сопряжённые числа

Тригонометрическая форма записи комплексного числа - student2.ru

Тригонометрическая форма записи комплексного числа - student2.ru

Геометрическое представление сопряжённых чисел

Если комплексное число Тригонометрическая форма записи комплексного числа - student2.ru , то число Тригонометрическая форма записи комплексного числа - student2.ru называется сопряжённым (или комплексно сопряжённым) к Тригонометрическая форма записи комплексного числа - student2.ru (обозначается также Тригонометрическая форма записи комплексного числа - student2.ru ). На комплексной плоскости сопряжённые числа получаются зеркальным отражением друг друга относительно вещественной оси. Модуль сопряжённого числа такой же, как у исходного, а их аргументы отличаются знаком.

Переход к сопряжённому числу можно рассматривать как одноместную операцию; перечислим её свойства.

· Тригонометрическая форма записи комплексного числа - student2.ru (сопряжённое к сопряжённому есть исходное).

· Тригонометрическая форма записи комплексного числа - student2.ru

· Тригонометрическая форма записи комплексного числа - student2.ru

· Тригонометрическая форма записи комплексного числа - student2.ru

· Тригонометрическая форма записи комплексного числа - student2.ru

Обобщение: Тригонометрическая форма записи комплексного числа - student2.ru , где Тригонометрическая форма записи комплексного числа - student2.ru — произвольный многочлен с вещественными коэффициентами.

· Тригонометрическая форма записи комплексного числа - student2.ru

· Тригонометрическая форма записи комплексного числа - student2.ru

Значимость сопряжения объясняется тем, что оно является образующей группы Галуа Тригонометрическая форма записи комплексного числа - student2.ru .

1.10

Формула Муавра для комплексных чисел Тригонометрическая форма записи комплексного числа - student2.ru утверждает, что

Тригонометрическая форма записи комплексного числа - student2.ru

для любого Тригонометрическая форма записи комплексного числа - student2.ru

Доказательство

Формула Муавра сразу следует из формулы Эйлера Тригонометрическая форма записи комплексного числа - student2.ru и тождества для экспонент Тригонометрическая форма записи комплексного числа - student2.ru , где b — целое число.[1]

Применение

Аналогичная формула применима также и при вычислении корней n-ой степени из ненулевого комплексного числа:

Тригонометрическая форма записи комплексного числа - student2.ru

где k = 0, 1, …, n—1.

Из основной теоремы алгебры следует, что корни n-й степени из комплексного числа всегда существуют, и их количество равно n. На комплексной плоскости, как видно из формулы, все эти корни являются вершинами правильного n-угольника, вписанного в окружность радиуса Тригонометрическая форма записи комплексного числа - student2.ru с центром в нуле.

1.11

1.12

Наши рекомендации