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復(fù)數(shù)指數(shù)冪運(yùn)算(本文章只討論主值)

2023-06-24 10:23 作者:愛睡覺的小欒  | 我要投稿

對(duì)于任意2個(gè)復(fù)數(shù):a+bi和c+di,像下圖一樣,如果a+bi是底數(shù),c+di是指數(shù),那就應(yīng)該怎么算呢?結(jié)果又是什么呢?

復(fù)數(shù)指數(shù)冪的一般形式

我們知道,對(duì)于任何復(fù)數(shù),除了可以寫成1個(gè)實(shí)數(shù)與1個(gè)虛數(shù)的和以外,還可以寫成極坐標(biāo)的形式。于是,原式就轉(zhuǎn)化成下圖了:

將a+bi寫成極坐標(biāo)的形式

然后,我們就可以根據(jù)冪的運(yùn)算,把括號(hào)展開,得到下面這個(gè)東西了:

展開

似乎看到勝利的曙光了。可是,黑色的都很好算,標(biāo)紅的那個(gè)怎么算呢?

我們知道,對(duì)于任何數(shù)r都可以寫成以e為底的形式:


以e為底的形式,ln是自然對(duì)數(shù)

這樣一來,我們也可以將紅色部分寫成以e為底的形式,原式可轉(zhuǎn)化為下圖:


整理

可以看到,分子上的e對(duì)應(yīng)的指數(shù)有i,于是,可以根據(jù)歐拉公式,就能得到最終的指數(shù)沒有i的結(jié)果了:


標(biāo)藍(lán)的是最終結(jié)果

我覺得這已經(jīng)足夠了,當(dāng)然你也可以把上圖中黃框里的東西代入,并把sin和cos里的東西用和角公式展開,這里我就不進(jìn)行這些操作了。

example:

例子

要計(jì)算左邊的式子,把右邊的6個(gè)值代入我們得到的結(jié)果,就可以算得:


例子答案



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