Wszechnica Wszechwiedzy - Baner

Postać trygonometryczna i wykładnicza liczby zespolonej

Postać trygonometryczna i wykładnicza liczby zespolonej pozwala opisywać liczbę nie tylko za pomocą jej części rzeczywistej i urojonej, lecz także za pomocą modułu oraz argumentu. Taki zapis szczególnie ułatwia mnożenie, dzielenie i potęgowanie liczb zespolonych, a także pozwala interpretować te działania jako skalowanie i obrót na płaszczyźnie zespolonej.

W poprzednim artykule Liczby zespolone – postać algebraiczna, działania, moduł i sprzężenie liczby zespolone zapisywaliśmy w postaci

\[z=a+bi.\]

Teraz tę samą liczbę przedstawimy za pomocą długości jej promienia wodzącego oraz kąta określającego jego kierunek. Następnie przejdziemy do postaci wykładniczej, wzoru Eulera i wzoru de Moivre’a.

Spis treści

Od postaci algebraicznej do opisu biegunowego

Liczbie zespolonej

\[z=a+bi\]

odpowiada na płaszczyźnie zespolonej punkt o współrzędnych \((a,b)\) oraz wektor prowadzący od początku układu współrzędnych do tego punktu.

Położenie punktu można opisać na dwa sposoby:

Drugi sposób odpowiada współrzędnym biegunowym. Długość wektora jest modułem liczby zespolonej, natomiast kąt jest jej argumentem.

Przejście z postaci algebraicznej liczby zespolonej do postaci trygonometrycznej za pomocą modułu i argumentu
Dla liczby \(z=a+bi\) moduł wynosi \(r=\sqrt{a^2+b^2}\), natomiast \(a=r\cos\varphi\) i \(b=r\sin\varphi\), co prowadzi do postaci trygonometrycznej \(z=r(\cos\varphi+i\sin\varphi)\).

Moduł liczby zespolonej

Modułem liczby zespolonej \(z=a+bi\) jest długość odpowiadającego jej wektora. Oznaczamy go symbolem \(|z|\) albo literą \(r\):

\[ r=|z|=\sqrt{a^2+b^2}. \]

Wzór wynika z twierdzenia Pitagorasa. Części rzeczywista i urojona są przyprostokątnymi trójkąta prostokątnego, natomiast moduł jest jego przeciwprostokątną.

Moduł jest zawsze liczbą rzeczywistą nieujemną:

\[|z|\geq0.\]

Ponadto

\[|z|=0\iff z=0.\]

Argument liczby zespolonej

Dla liczby zespolonej \(z\neq0\) argumentem nazywamy kąt skierowany między dodatnią półosią rzeczywistą a promieniem wodzącym liczby \(z\).

Kąt dodatni mierzymy przeciwnie do ruchu wskazówek zegara. Jeżeli liczba leży w IV ćwiartce, można opisać jej położenie zarówno za pomocą kąta ujemnego, jak i odpowiadającego mu kąta dodatniego większego od \(\frac{3\pi}{2}\).

Dla liczby

\[z=a+bi\neq0\]

zachodzą zależności

\[ \cos\varphi=\frac{a}{r}, \qquad \sin\varphi=\frac{b}{r}, \]

gdzie

\[r=\sqrt{a^2+b^2}.\]

Liczba \(0\) nie ma argumentu. Jej promień wodzący ma długość zero, a zatem nie wyznacza żadnego kierunku na płaszczyźnie zespolonej.

Argument ogólny i argument główny

Jeżeli \(\varphi\) jest argumentem liczby zespolonej, to argumentami są również wszystkie kąty różniące się od niego o całkowitą wielokrotność pełnego obrotu:

\[ \varphi+2k\pi, \qquad k\in\mathbb{Z}. \]

Wynika to z okresowości funkcji sinus i cosinus:

\[ \cos(\varphi+2k\pi)=\cos\varphi, \]

\[ \sin(\varphi+2k\pi)=\sin\varphi. \]

Zbiór wszystkich argumentów liczby można zapisać jako

\[ \arg z=\{\varphi+2k\pi:k\in\mathbb{Z}\}. \]

W praktyce często wybiera się z tego zbioru jedną wyróżnioną wartość, nazywaną argumentem głównym i oznaczaną najczęściej przez \(\operatorname{Arg}z\).

Dwie konwencje argumentu głównego

W podręcznikach, programach komputerowych i różnych dziedzinach techniki spotyka się dwie powszechne konwencje wyboru argumentu głównego.

Konwencja z argumentami nieujemnymi

\[ \operatorname{Arg}z\in[0,2\pi). \]

W tej konwencji argumenty liczb z IV ćwiartki są większe od \(\frac{3\pi}{2}\), a argument liczby leżącej na ujemnej półosi rzeczywistej jest równy \(\pi\).

Konwencja symetryczna względem zera

\[ \operatorname{Arg}z\in(-\pi,\pi]. \]

W tej konwencji liczby z IV ćwiartki mają argumenty ujemne. Liczba leżąca na ujemnej półosi rzeczywistej nadal ma argument główny równy \(\pi\), natomiast wartość \(-\pi\) jest wyłączona z przedziału.

Obie konwencje są poprawne. Przed rozpoczęciem obliczeń należy jednak ustalić, która z nich jest stosowana. W dalszej części artykułu, o ile nie zaznaczono inaczej, przyjmujemy

\[ \operatorname{Arg}z\in[0,2\pi). \]

Argument liczby zespolonej w czterech ćwiartkach oraz dwie konwencje argumentu głównego
Argument liczby zespolonej określa kierunek wektora na płaszczyźnie zespolonej, a wszystkie jego wartości mają postać \(\varphi+2k\pi\), gdzie \(k\in\mathbb{Z}\).

Jak wyznaczyć argument liczby zespolonej?

Aby wyznaczyć argument liczby \(z=a+bi\), należy najpierw ustalić, w której ćwiartce znajduje się punkt \((a,b)\). Sam iloraz \(\frac{b}{a}\) nie zawiera pełnej informacji o położeniu liczby.

Często wygodnie jest najpierw obliczyć ostry kąt pomocniczy \(\alpha\), utworzony przez promień wodzący i najbliższą półoś rzeczywistą. Dla \(a\neq0\) można wykorzystać zależności

\[ \cos\alpha=\frac{|a|}{r}, \qquad \sin\alpha=\frac{|b|}{r}, \qquad \tan\alpha=\frac{|b|}{|a|}. \]

Kąt \(\alpha\) należy do przedziału

\[ 0\leq\alpha\leq\frac{\pi}{2}. \]

Następnie, po ustaleniu ćwiartki, obliczamy argument \(\varphi\):

Położenie liczbyZnaki \(a\) i \(b\)Argument w konwencji \([0,2\pi)\)
I ćwiartka\(a>0,\ b>0\)\(\varphi=\alpha\)
II ćwiartka\(a<0,\ b>0\)\(\varphi=\pi-\alpha\)
III ćwiartka\(a<0,\ b<0\)\(\varphi=\pi+\alpha\)
IV ćwiartka\(a>0,\ b<0\)\(\varphi=2\pi-\alpha\)
Wyznaczanie argumentu na podstawie ostrego kąta pomocniczego i ćwiartki.

Dla punktów leżących na osiach otrzymujemy bezpośrednio:

PołożenieArgument główny w \([0,2\pi)\)
dodatnia półoś rzeczywista\(0\)
dodatnia półoś urojona\(\frac{\pi}{2}\)
ujemna półoś rzeczywista\(\pi\)
ujemna półoś urojona\(\frac{3\pi}{2}\)

W programach komputerowych argument wyznacza się często za pomocą funkcji dwuargumentowej typu

\[ \operatorname{atan2}(b,a), \]

która uwzględnia osobno znaki obu współrzędnych i dzięki temu rozpoznaje właściwą ćwiartkę.

Przykład: argument liczby \(z=-1+2i\)

Rozważmy liczbę

\[ z=-1+2i. \]

Jej moduł wynosi

\[ r=|z|=\sqrt{(-1)^2+2^2}=\sqrt5. \]

Wyznaczamy ostry kąt pomocniczy \(\alpha\). Możemy wykorzystać sinus i cosinus:

\[ \cos\alpha=\frac{|a|}{r}=\frac1{\sqrt5}, \]

\[ \sin\alpha=\frac{|b|}{r}=\frac2{\sqrt5}. \]

Równoważnie:

\[ \tan\alpha=\frac{|b|}{|a|}=2. \]

Stąd

\[ \alpha=\arctan2\approx1{,}107\ \text{rad} \approx63{,}435^\circ. \]

Ponieważ \(a=-1<0\) oraz \(b=2>0\), punkt znajduje się w II ćwiartce. Argument główny wynosi więc

\[ \varphi=\pi-\alpha. \]

Ostatecznie:

\[ \varphi =\pi-\arctan2 \approx2{,}034\ \text{rad} \approx116{,}565^\circ. \]

Wyznaczanie argumentu liczby zespolonej Re(z) Im(z) −1 1 1 2 0 z = −1 + 2i r = √5 α φ Przykład: z = −1 + 2i 1. Moduł: r = |z| = √((-1)² + 2²) = √5 2. Kąt ostry α: cos α = |a|/r = 1/√5 sin α = |b|/r = 2/√5 α = arctan 2 ≈ 1,107 rad 3. Ćwiartka: a < 0 i b > 0, więc z leży w II ćwiartce. 4. Argument główny w [0, 2π): φ = π − α ≈ 2,034 rad φ ≈ 116,565°
Wyznaczanie argumentu liczby \(z=-1+2i\) za pomocą modułu, ostrego kąta pomocniczego i położenia punktu w II ćwiartce.

Postać trygonometryczna liczby zespolonej

Z zależności

\[ \cos\varphi=\frac{a}{r}, \qquad \sin\varphi=\frac{b}{r} \]

wynika, że

\[ a=r\cos\varphi, \qquad b=r\sin\varphi. \]

Po podstawieniu do postaci algebraicznej otrzymujemy:

\[ \begin{aligned} z &=a+bi\\ &=r\cos\varphi+ir\sin\varphi\\ &=r(\cos\varphi+i\sin\varphi). \end{aligned} \]

Postać

\[ \boxed{z=r(\cos\varphi+i\sin\varphi)} \]

nazywamy postacią trygonometryczną liczby zespolonej.

W zapisie tym:

Ze względu na okresowość sinusa i cosinusa pełniejszy zapis ma postać

\[ z=r\left[\cos(\varphi+2k\pi)+i\sin(\varphi+2k\pi)\right], \qquad k\in\mathbb{Z}. \]

Postać trygonometryczną definiuje się dla \(z\neq0\). Wyrażenie

\[ 0(\cos\varphi+i\sin\varphi)=0 \]

jest wprawdzie prawdziwe dla każdego \(\varphi\), ale kąta tego nie można nazywać argumentem liczby zero.

Zamiana postaci algebraicznej na trygonometryczną

Aby przejść z postaci \(a+bi\) do postaci trygonometrycznej, wykonujemy trzy kroki:

  1. obliczamy moduł \(r=\sqrt{a^2+b^2}\),
  2. wyznaczamy argument \(\varphi\),
  3. podstawiamy wartości do wzoru \(z=r(\cos\varphi+i\sin\varphi)\).

Przykład 1: liczba \(z=\sqrt3+i\)

Moduł wynosi

\[ r=\sqrt{(\sqrt3)^2+1^2}=\sqrt4=2. \]

Liczba leży w I ćwiartce, a ponadto

\[ \cos\varphi=\frac{\sqrt3}{2}, \qquad \sin\varphi=\frac12. \]

Stąd

\[ \varphi=\frac{\pi}{6}. \]

Postać trygonometryczna jest równa

\[ z=2\left(\cos\frac{\pi}{6}+i\sin\frac{\pi}{6}\right). \]

Przykład 2: liczba \(z=-1+2i\)

Na podstawie wcześniejszych obliczeń:

\[ r=\sqrt5, \qquad \varphi=\pi-\arctan2. \]

Zatem

\[ z=\sqrt5\left[ \cos(\pi-\arctan2) +i\sin(\pi-\arctan2) \right]. \]

Zamiana postaci trygonometrycznej na algebraiczną

Aby przejść do postaci algebraicznej, obliczamy

\[ a=r\cos\varphi, \qquad b=r\sin\varphi. \]

Przykładowo dla

\[ z=4\left(\cos\frac{5\pi}{6}+i\sin\frac{5\pi}{6}\right) \]

mamy

\[ \cos\frac{5\pi}{6}=-\frac{\sqrt3}{2}, \qquad \sin\frac{5\pi}{6}=\frac12. \]

Zatem

\[ \begin{aligned} z &=4\left(-\frac{\sqrt3}{2}+i\frac12\right)\\ &=-2\sqrt3+2i. \end{aligned} \]

Mnożenie w postaci trygonometrycznej

Niech

\[ z_1=r_1(\cos\varphi_1+i\sin\varphi_1), \]

\[ z_2=r_2(\cos\varphi_2+i\sin\varphi_2). \]

Ich iloczyn wynosi

\[ \begin{aligned} z_1z_2 &=r_1r_2 (\cos\varphi_1+i\sin\varphi_1) (\cos\varphi_2+i\sin\varphi_2). \end{aligned} \]

Po wykonaniu mnożenia i zastosowaniu wzorów na sinus oraz cosinus sumy kątów otrzymujemy

\[ \boxed{ z_1z_2= r_1r_2 \left[ \cos(\varphi_1+\varphi_2) +i\sin(\varphi_1+\varphi_2) \right]. } \]

Oznacza to, że:

\[ |z_1z_2|=|z_1||z_2| \]

oraz

\[ \arg(z_1z_2)=\arg z_1+\arg z_2 \pmod{2\pi}. \]

Dzielenie w postaci trygonometrycznej

Dla \(z_2\neq0\) iloraz dwóch liczb zespolonych ma postać

\[ \boxed{ \frac{z_1}{z_2} = \frac{r_1}{r_2} \left[ \cos(\varphi_1-\varphi_2) +i\sin(\varphi_1-\varphi_2) \right]. } \]

Moduły się dzielą, natomiast argument dzielnika odejmuje się od argumentu dzielnej:

\[ \left|\frac{z_1}{z_2}\right| = \frac{|z_1|}{|z_2|}, \]

\[ \arg\left(\frac{z_1}{z_2}\right) = \arg z_1-\arg z_2 \pmod{2\pi}. \]

Geometryczna interpretacja mnożenia i dzielenia liczb zespolonych jako skalowania i obrotu
Przy mnożeniu liczb zespolonych ich moduły się mnoży, a argumenty dodaje; przy dzieleniu moduły się dzieli, a argumenty odejmuje.

Mnożenie jako skalowanie i obrót

Niech liczba

\[ w=\rho(\cos\alpha+i\sin\alpha) \]

mnoży liczbę

\[ z=r(\cos\varphi+i\sin\varphi). \]

Iloczyn ma postać

\[ wz= \rho r \left[ \cos(\varphi+\alpha)+i\sin(\varphi+\alpha) \right]. \]

Geometrycznie oznacza to dwie jednoczesne operacje:

Jeżeli \(\rho>1\), następuje wydłużenie wektora. Jeżeli \(0<\rho<1\), wektor ulega skróceniu. Dla \(\rho=1\) mnożenie powoduje wyłącznie obrót.

Szczególnym przykładem jest mnożenie przez jednostkę urojoną:

\[ i=\cos\frac{\pi}{2}+i\sin\frac{\pi}{2}. \]

Mnożenie przez \(i\) obraca więc wektor o kąt \(\frac{\pi}{2}\), czyli o \(90^\circ\), przeciwnie do ruchu wskazówek zegara.

Wzór de Moivre’a

Wielokrotne zastosowanie wzoru na mnożenie liczb zespolonych prowadzi do wzoru de Moivre’a:

\[ \boxed{ (\cos\varphi+i\sin\varphi)^n = \cos(n\varphi)+i\sin(n\varphi), } \]

gdzie \(n\) jest liczbą całkowitą.

Dla liczby o dowolnym module otrzymujemy

\[ \boxed{ \left[r(\cos\varphi+i\sin\varphi)\right]^n = r^n\left[\cos(n\varphi)+i\sin(n\varphi)\right]. } \]

Potęgowanie liczb zespolonych

Wzór de Moivre’a pozwala zastąpić wielokrotne mnożenie przez jedno potęgowanie modułu i pomnożenie argumentu przez wykładnik.

Przykład: obliczenie \((1+i)^8\)

Najpierw zapisujemy liczbę \(1+i\) w postaci trygonometrycznej. Jej moduł wynosi

\[ r=\sqrt{1^2+1^2}=\sqrt2, \]

a argument

\[ \varphi=\frac{\pi}{4}. \]

Zatem

\[ 1+i= \sqrt2\left( \cos\frac{\pi}{4} +i\sin\frac{\pi}{4} \right). \]

Po podniesieniu do ósmej potęgi:

\[ \begin{aligned} (1+i)^8 &=(\sqrt2)^8 \left[ \cos\left(8\cdot\frac{\pi}{4}\right) +i\sin\left(8\cdot\frac{\pi}{4}\right) \right]\\ &=16(\cos2\pi+i\sin2\pi)\\ &=16. \end{aligned} \]

Wzór Eulera

Jedną z najważniejszych zależności łączących analizę matematyczną, trygonometrię i liczby zespolone jest wzór Eulera:

\[ \boxed{ e^{i\varphi}=\cos\varphi+i\sin\varphi. } \]

Dla rzeczywistego kąta \(\varphi\) liczba \(e^{i\varphi}\) leży na okręgu jednostkowym. Jej część rzeczywista jest równa \(\cos\varphi\), a część urojona \(\sin\varphi\):

\[ \operatorname{Re}(e^{i\varphi})=\cos\varphi, \]

\[ \operatorname{Im}(e^{i\varphi})=\sin\varphi. \]

Postać wykładnicza liczby zespolonej

Po podstawieniu wzoru Eulera do postaci trygonometrycznej otrzymujemy

\[ \begin{aligned} z &=r(\cos\varphi+i\sin\varphi)\\ &=re^{i\varphi}. \end{aligned} \]

Postać

\[ \boxed{z=re^{i\varphi}} \]

nazywamy postacią wykładniczą liczby zespolonej.

Podobnie jak w postaci trygonometrycznej należy pamiętać o wielowartościowości argumentu:

\[ z=re^{i(\varphi+2k\pi)}, \qquad k\in\mathbb{Z}. \]

Ponieważ

\[ e^{i2k\pi}=1, \]

wszystkie te zapisy oznaczają tę samą liczbę zespoloną.

Okrąg jednostkowy ze środkiem w początku układu współrzędnych oraz wzór Eulera i postać wykładnicza liczby zespolonej
Wzór Eulera \(e^{i\varphi}=\cos\varphi+i\sin\varphi\) pozwala zapisać liczbę zespoloną w postaci wykładniczej \(z=re^{i\varphi}\).

Działania w postaci wykładniczej

Postać wykładnicza sprawia, że działania multiplikatywne na liczbach zespolonych przyjmują szczególnie prostą postać.

Mnożenie

\[ r_1e^{i\varphi_1}\cdot r_2e^{i\varphi_2} = r_1r_2e^{i(\varphi_1+\varphi_2)}. \]

Dzielenie

\[ \frac{r_1e^{i\varphi_1}}{r_2e^{i\varphi_2}} = \frac{r_1}{r_2}e^{i(\varphi_1-\varphi_2)}, \qquad r_2\neq0. \]

Potęgowanie

\[ \left(re^{i\varphi}\right)^n = r^ne^{in\varphi}. \]

Ostatnia zależność jest wykładniczą wersją wzoru de Moivre’a.

Sprzężenie i odwrotność w postaci wykładniczej

Dla liczby

\[ z=re^{i\varphi} \]

liczba sprzężona ma ten sam moduł, lecz przeciwny argument:

\[ \boxed{\overline{z}=re^{-i\varphi}.} \]

Geometrycznie odpowiada to odbiciu punktu względem osi rzeczywistej.

Odwrotność liczby niezerowej wynosi

\[ \boxed{ z^{-1}=\frac1r e^{-i\varphi}. } \]

Moduł zostaje zastąpiony jego odwrotnością, natomiast argument zmienia znak.

Tożsamość Eulera

Dla kąta \(\varphi=\pi\) wzór Eulera daje

\[ e^{i\pi}=\cos\pi+i\sin\pi. \]

Ponieważ

\[ \cos\pi=-1, \qquad \sin\pi=0, \]

otrzymujemy

\[ e^{i\pi}=-1. \]

Po przeniesieniu jedynki na lewą stronę powstaje słynna tożsamość Eulera:

\[ \boxed{e^{i\pi}+1=0.} \]

Równość ta łączy pięć podstawowych stałych matematycznych:

\[ 0,\qquad1,\qquad e,\qquad i,\qquad\pi. \]

Porównanie trzech postaci liczby zespolonej

PostaćZapisNajwygodniejsze zastosowania
algebraiczna\(z=a+bi\)dodawanie, odejmowanie, porównywanie części rzeczywistych i urojonych
trygonometryczna\(z=r(\cos\varphi+i\sin\varphi)\)interpretacja geometryczna, mnożenie, dzielenie i potęgowanie
wykładnicza\(z=re^{i\varphi}\)zwięzły zapis mnożenia, dzielenia, potęgowania, obrotów i drgań
Różne postacie tej samej liczby zespolonej są przydatne przy różnych rodzajach działań.

Przejścia pomiędzy postaciami opisują zależności

\[ a=r\cos\varphi, \qquad b=r\sin\varphi, \]

\[ r=\sqrt{a^2+b^2}, \]

\[ e^{i\varphi}=\cos\varphi+i\sin\varphi. \]

Notacja elektrotechniczna

W elektrotechnice jednostkę urojoną oznacza się najczęściej literą \(j\), ponieważ litera \(i\) jest powszechnie używana jako symbol natężenia prądu.

Odpowiednikiem wzoru Eulera jest wtedy zapis

\[ e^{j\varphi}=\cos\varphi+j\sin\varphi. \]

Impedancję można zapisywać w postaci algebraicznej

\[ Z=R+jX \]

albo wykładniczej

\[ Z=|Z|e^{j\varphi}. \]

W obu zapisach litery \(i\) i \(j\) oznaczają tę samą jednostkę urojoną.

Najczęstsze błędy

Wyznaczanie argumentu tylko ze wzoru na tangens

Równość

\[ \tan\varphi=\frac{b}{a} \]

nie wystarcza do jednoznacznego określenia argumentu. Tangens ma okres \(\pi\), dlatego ten sam wynik otrzymujemy dla kierunków leżących w przeciwległych ćwiartkach.

Trzeba dodatkowo uwzględnić znaki \(a\) i \(b\) albo użyć funkcji \(\operatorname{atan2}(b,a)\).

Mylenie kąta pomocniczego z argumentem

Ostry kąt \(\alpha\) jest równy argumentowi tylko w I ćwiartce. W pozostałych ćwiartkach należy zastosować odpowiednią korektę:

\[ \pi-\alpha,\qquad \pi+\alpha \quad\text{lub}\quad 2\pi-\alpha. \]

Mieszanie dwóch konwencji argumentu głównego

Dla liczby z IV ćwiartki argument może zostać zapisany jako wartość dodatnia z przedziału \([0,2\pi)\) albo ujemna z przedziału \((-\pi,\pi]\). Nie należy zmieniać konwencji w trakcie jednego obliczenia bez wyraźnego zaznaczenia.

Przypisywanie argumentu liczbie zero

Liczba \(0\) nie ma argumentu, ponieważ nie wyznacza kierunku na płaszczyźnie zespolonej.

Dodawanie modułów i argumentów przy dodawaniu liczb

Reguły dotyczące mnożenia modułów i dodawania argumentów odnoszą się do iloczynu, a nie do sumy liczb zespolonych. Dodawanie najłatwiej wykonywać w postaci algebraicznej.

Stosowanie stopni we wzorze wykładniczym bez przeliczenia

We wzorze

\[ e^{i\varphi}=\cos\varphi+i\sin\varphi \]

kąt \(\varphi\) należy standardowo podawać w radianach.

Podsumowanie

Liczbę zespoloną można opisać za pomocą modułu \(r\) i argumentu \(\varphi\). Dla liczby \(z=a+bi\neq0\) zachodzą zależności

\[ r=\sqrt{a^2+b^2}, \]

\[ a=r\cos\varphi, \qquad b=r\sin\varphi. \]

Postać trygonometryczna ma postać

\[ z=r(\cos\varphi+i\sin\varphi), \]

natomiast dzięki wzorowi Eulera można ją zapisać jako

\[ z=re^{i\varphi}. \]

Przy mnożeniu liczb zespolonych ich moduły się mnoży, a argumenty dodaje. Przy dzieleniu moduły się dzieli, a argumenty odejmuje. Potęgowanie upraszcza wzór de Moivre’a:

\[ z^n= r^n\left[\cos(n\varphi)+i\sin(n\varphi)\right] = r^ne^{in\varphi}. \]

Postać algebraiczna jest najwygodniejsza przy dodawaniu i odejmowaniu, natomiast postacie trygonometryczna i wykładnicza pozwalają w prosty sposób wykonywać działania związane z mnożeniem, dzieleniem, potęgowaniem, skalowaniem i obrotami.


Najważniejsze wzory:

\[ \begin{aligned} r&=|z|=\sqrt{a^2+b^2},\\ a&=r\cos\varphi,\\ b&=r\sin\varphi,\\ z&=r(\cos\varphi+i\sin\varphi),\\ e^{i\varphi}&=\cos\varphi+i\sin\varphi,\\ z&=re^{i\varphi},\\ z_1z_2&=r_1r_2e^{i(\varphi_1+\varphi_2)},\\ \frac{z_1}{z_2}&=\frac{r_1}{r_2}e^{i(\varphi_1-\varphi_2)},\\ z^n&=r^ne^{in\varphi}. \end{aligned} \]

Powiązane artykuły

Masz problem z tym tematem?

Wszechwiedza.pl pomaga zrozumieć matematykę, statystykę, ekonometrię, badania operacyjne, analizę danych, mechanikę, rachunkowość i wiele innych przedmiotów — spokojnie, konkretnie i krok po kroku. 

Zapytaj o pomoc