Методические указания по линейной алгебре. Гармаев В.Д - 4 стр.

UptoLike

Рубрика: 

Следовательно, число zabi
=
+
можно записать в ви-
де:
zi=
+
(cos sin )
ϕ
ϕ
Данное выражение называется тригонометрической
формой записи комплексного числа, которая удобна при ум-
ножении и делении комплексных чисел. Пусть даны числа
zr i z r i
11 1 1 2 2 2 2
=
+
=
+
(cos sin ) (cos sin )
ϕ
ϕ
ϕ
ϕ
и
Тогда
zz rr i
1212 12 12
=
+
+
+
(cos( ) sin( )),
ϕ
ϕ
ϕ
ϕ
z
z
r
r
i
1
2
1
2
12 12
=+++(cos( ) sin( ))
ϕϕ ϕϕ
Пример.
Записать в тригонометрической форме ком-
плексное число
()
z
ii
i
=
+
cos sin
ππ
33
3
1
.
Число zi
1
33
=−cos sin
π
π
запишем в виде
zir
111
33
1
3
=−
+−
==cos sin , ; ;
ππ
ϕ
π
т.е. число
zi
2
3=+
имеет модуль
r
22
31 2
6
=+= = и аргумент
ϕ
π
,
т.к. cos
ϕ
2
3
2
= и
sin ;
ϕ
2
1
2
=
число zi
3
1
=
имеет модуль
r
33
11 2
3
4
=+= = и аргумент
ϕ
π
, т.к.
cos sin .
ϕϕ
33
1
2
1
2
=− = и
Поэтому
z
zz
z
rr
r
=
=
=
=
12
3
12
3
12
2
2,
аргумент
ϕϕ ϕ ϕ
π
π
π
π
=+=+ =
123
36
3
4
11
12
.
Следовательно zi=−
+−
2
11
12
11
12
cos sin .
ππ
Числа
z a bi z a bi
=
+
=
и
, отличающиеся только
знаком при мнимой части, называются сопряженными. Мож-
но заметить, что
zz a zzza b r+= = = + = 22 0
222
Re , .
Остановимся на геометрическом смысле модуля раз-
ности двух комплексных чисел. Разность двух чисел есть
число, которому соответствует вектор, являющийся разно-
стью векторов, соответствующих этим векторам. Пусть
zabz ab
1112 22
=
+
=
+
,
Длина вектора z
1
-z
2
равна расстоянию между точками
М
1
и М
2
. Таким образом, модуль разности двух комплексных
чисел есть расстояние между точками, соответствующими
этим числам.
        Следовательно, число z = a + bi можно записать в ви-                                 1             1
                                                                                 cosϕ3 = −      и sin ϕ3 =    .
де: z = (cosϕ + i sin ϕ )                                                                     2             2

        Данное выражение называется тригонометрической                                             z1 ⋅ z2      r ⋅r  1⋅ 2
                                                                                 Поэтому      z=              = 1 2 =      = 2, аргумент
формой записи комплексного числа, которая удобна при ум-                                             z3           r3    2

ножении и делении комплексных чисел. Пусть даны числа                                                   π         π       3π    11π
                                                                                 ϕ = ϕ1 + ϕ2 − ϕ3 = −         +       −      =−     .
        z1 = r1 (cosϕ1 + i sin ϕ1 ) и z2 = r2 (cos ϕ2 + i sin ϕ2 )                                        3       6        4     12

        Тогда                                                                                        ⎛ ⎛ 11π ⎞         ⎛ 11π ⎞ ⎞
                                                                                 Следовательно z = 2 ⎜ cos⎜ − ⎟ + i sin⎜ −   ⎟⎟.
                                                                                                     ⎝ ⎝ 12 ⎠          ⎝ 12 ⎠ ⎠
z1z2 = r1r2 (cos(ϕ1 + ϕ2 ) + i sin(ϕ1 + ϕ2 )),
                                                                                         Числа z = a + bi и z = a − bi , отличающиеся только
z1 r1
  = (cos(ϕ1 + ϕ2 ) + i sin(ϕ1 + ϕ2 ))                                            знаком при мнимой части, называются сопряженными. Мож-
z2 r2
        Пример. Записать в тригонометрической форме ком-                         но заметить, что z + z = 2a = 2 Re z , z ⋅ z = a 2 + b 2 = r 2 ≥ 0.

                   ⎛    π       π⎞                                                       Остановимся на геометрическом смысле модуля раз-
                   ⎜ cos − i sin ⎟
                   ⎝    3        3⎠
                                                 (   3 +i   )                    ности двух комплексных чисел. Разность двух чисел есть
плексное число z =                                              .
                             i −1                                                число, которому соответствует вектор, являющийся разно-
                               π             π                                   стью векторов, соответствующих этим векторам. Пусть
        Число       z1 = cos       − i sin              запишем     в   виде
                               3             3
                                                                                 z1 = a1 + b1 , z2 = a2 + b2
        ⎛ π⎞         ⎛ π⎞                       π
z1 = cos⎜ − ⎟ + i sin⎜ − ⎟ , т.е. r1 = 1; ϕ1 = − ; число                                 Длина вектора z1-z2 равна расстоянию между точками
        ⎝ 3⎠         ⎝ 3⎠                       3
                                                                                 М1 и М2. Таким образом, модуль разности двух комплексных
                                                                         π
z2 = 3 + i имеет модуль r2 = 3 + 1 = 2 и аргумент ϕ2 =                       ,   чисел есть расстояние между точками, соответствующими
                                                                         6
                                                                                 этим числам.
              3           1
т.к. cosϕ2 =    и sin ϕ2 = ; число z3 = i − 1 имеет модуль
             2            2
                                             3π
r3 = 1 + 1 = 2 и аргумент ϕ3 =                  , т.к.
                                              4