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【趣味數(shù)學(xué)題】從虛數(shù)到實數(shù)

2021-08-10 13:45 作者:AoiSTZ23  | 我要投稿

鄭濤 (Tao Steven Zheng) 著

【問題】

求所有 %20i%5Ei%20 的數(shù)值。

【題解】

解這道問題需要用歐拉公式(Euler Formula): %7Be%7D%5E%7Bix%7D%20%3D%20%5Ccos(x)%20%2B%20i%5Csin(x) 。

因為 i 只是個虛數(shù),所以 i 可以表示為

i%20%3D%20%5Ccos%5Cleft(%5Cfrac%7B%5Cpi%7D%7B2%7D%5Cright)%20%2B%20i%5Csin%5Cleft(%5Cfrac%7B%5Cpi%7D%7B2%7D%5Cright)

因此

i%20%3D%20%7Be%7D%5E%7B%5Cfrac%7Bi%5Cpi%7D%7B2%7D%7D%20

然后

i%5Ei%20%3D%20%5Cleft(%7Be%7D%5E%7B%5Cfrac%7Bi%5Cpi%7D%7B2%7D%7D%5Cright)%5Ei%20%3D%20%5Cleft(%7Be%7D%5E%7B%5Cfrac%7B%7Bi%7D%5E%7B2%7D%5Cpi%7D%7B2%7D%7D%5Cright)


因為 %20i%5E2%20%3D%20-1%20,所以

i%5Ei%20%3D%20%7Be%7D%5E%7B-%5Cfrac%7B%5Cpi%7D%7B2%7D%7D%20


我們發(fā)現(xiàn) i%5Ei 其實是一個實數(shù)! 用小數(shù)點表示大約是 0.207879576。

因為正弦函數(shù)和余弦函數(shù)的周期(period)都是 2%5Cpi,對于任何整數(shù) n,i%5Ei%20 有無窮多個解:


i%5Ei%20%3D%20%7Be%7D%5E%7B-%5Cfrac%7B%5Cpi%7D%7B2%7D%20%2B%202%5Cpi%20n%7D%20%2C%20%20%5Cquad%20n%20%5Cin%20%5Cmathbb%7BZ%7D




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