Но пока отметим еще
один интересный факт. Заметим, что если , то
. Таким образом,
сопряженные числа симметричны относительно вещественной оси.
Теперь давайте
попробуем попереводить комплексные числа из одной формы записи в другую.
Перевод из тригонометрической формы в алгебраическую предельно прост: надо
посчитать значения соответствующих тригонометрических функций и подставить их.
Перевод из алгебраической формы в тригонометрическую также несложен. . Например, переведем
число
в тригонометрическую
форму.
. Тогда
. В итоге
. Из двух вариантов
записи углов предпочтительней радианный. Приведем еще несколько популярных примеров:
1)
2)
3)
4)
5)
Теперь докажем полезную теорему об умножении и делении комплексных чисел в тригонометрической форме.
Th.
Доказательство.
, что и требовалось
доказать. Часть про деление доказывается точно так же.
Докажем формулу Муавра.
Th. , где
- целое число.
Доказательство. Для формула очевидно
верна, т.к. обе части равенства обращаются в единицу. Теперь проведем индукцию
по показателю степени. Пусть формула верна для некого
. Тогда по предыдущей
теореме имеем
. Таким
образом, мы доказали теорему для натурального
. Для целого достаточно
доказать переход от
к
. Это делается точно
так же. Поэтому можно считать формулу доказанной.
Из первой теоремы
можно вывести несколько полезных геометрических свойств. Например, если
отношение двух комплексных чисел равно , то два
соответствующих вектора перпендикулярны и равны по длине. Если
, где
- вещественное, то
вектор
перпендикулярен
и в
раз длиннее его.
Напомню, что для перпендикулярности векторов достаточно, чтобы аргументы
соответствующих им чисел отличались на
. В двух наших случаях
это вытекает из теоремы о делении и умножении (из нашей первой теоремы).
На сем данный параграф заканчивается, но к геометрии комплексных чисел мы еще вернемся.
В
тригонометрической форме записи есть одно неудобство: она слишком длинная.
Введем новое обозначение. будем
обозначать как
. Вопрос о
том, что здесь делает Эйлерово число, оставим на потом. Наше переобозначение
теперь позволяет записать комплексное число в виде
. Такая форма записи
называется показательной. Удобства такой формы записи заключены в следующих
свойствах:
1)
2)
3) , где
- целое число.
4) , где
- целое число.
Все эти свойства
вытекают из теорем для тригонометрической формы записи. Тем не менее,
показательная форма очень часто используется, особенно в тех задачах, где
приходится очень много умножать и возводить в степень комплексные числа.
Скажем, возводить в десятую
степень сложно, зато куда проще посчитать
. Повторю, что все
свойства степени с целым показателем сохраняются и для показательной формы
записи комплексных чисел. Перевод в показательную форму из алгебраической и
наоборот выполняется через тригонометрическую. Как это делать, написано в
предыдущем параграфе.
Начнем с самого
простого – линейного уравнения с комплексными коэффициентами и одним
неизвестным. Далее - комплексные
коэффициенты в уравнениях,
-
натуральное число,
- целые числа,
а
- неизвестные.
Итак, рассмотрим
уравнение . Решается оно точно
так же, как и вещественное, т.е.
.
Теперь перейдем к системе из двух линейных уравнений с двумя неизвестными. Для
нее решение тоже такое же, как и в вещественных чисел. Да и вообще все
уравнения первой степени в комплексных числах решаются точно так же, как и в
вещественных. Исключения составляют те уравнения для решения которых приходится
пользоваться понятиями, не определенными для комплексных чисел, например,
извлечение корня, разложение в цепную дробь, нахождение общего делителя и так
далее. Такие случаи надо разбирать отдельно. Здесь мы разберем два таких
случая.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.