Высшая математика. Ч.1. Семёнова Т.В. - 6 стр.

UptoLike

Составители: 

Рубрика: 

Эта формула называется биномом Ньютона по имени английского математика
Isaac`а
Newton`а (1643-1727). Формулу нетрудно запомнить: она содержит n+1
слагаемое, коэффициенты (после сокращения) первый и последний равны единице, второй
и предпоследний равны n, третий от начала и третий от конца -
21
)1(
nn
и т.д., сумма
степеней a и b у каждого слагаемого равна n.
Упражнения
1.
Вычислить, предварительно записав в тригонометрической форме:
(1+j)
5
, (2-2j)
7
, (-3+3j)
4
, (-
2
-j
2
)
8
, ( 5-j 5)
9
, (
2
1
)
6
, (
2
3
2
1
j )
1002
.
2.
Выразить через cos
ϕ
и sin
ϕ
cos4
ϕ
, sin4
ϕ
, cos5
ϕ
и sin5
ϕ
.
5. Извлечение корня n-ой степени
Пусть в результате извлечения корня n-ой степени из z получилось комплексное
число с модулем r и аргументом
ω
:
n
z =
n
j )sin(cos
ϕϕρ
+ = r (cos )sin
ω
ω
j
+
.
Нужно выразить r и
ω
через известные значения
ρ
и
ϕ
. Для этого возведём обе
части равенства в n-ю степень:
)sin(cos)sin(cos
ϕϕϕϕρ
njnrj
n
+=+ .
Получилось два равных комплексных числа, записанных в тригонометрической
форме.
Их модули должны быть равны, а аргументы могут отличаться на целое число
полных оборотов, т.е.
=
ρ
r
n
,
ω
π
ϕ
nk
=
+
2. Откуда
r =
n
ρ
,
n
k
π
ϕ
ω
2
+
= .
Пример.
5
1 =
5
)0sin0(cos1 j+ = 1
)
5
20
sin
5
20
(
π
π
k
j
k
соs
+
+
+
.
При k=0: 10sin0cos
0
=
+= j
ε
,
при k=1:
5
2
sin
5
2
cos
1
π
π
ε
j+= ,
при k=2:
5
4
sin
5
4
cos
2
π
π
ε
j+= ,
при k=3:
5
6
sin
5
6
cos
3
π
π
ε
j+=
,
при k=4:
5
8
sin
5
8
cos
4
π
π
ε
j+= ,
при k=5:
05
0sin0cos
5
10
sin
5
10
cos
ε
π
π
ε
=+=+= jj .
Таким образом, корень n-ой степени
имеет ровно n значений , полученных из
выведенной формулы при k=1, 2, 3, …, n-1, которые изображаются вершинами
правильного n-угольника, вписанного в окружность радиуса
n
ρ
с центром в начале
координат.
          Эта формула называется биномом Ньютона по имени английского математика
Isaac`а
      Newton`а (1643-1727). Формулу нетрудно запомнить: она содержит n+1
слагаемое, коэффициенты (после сокращения) первый и последний равны единице, второй
                                                              n(n − 1)
и предпоследний равны n, третий от начала и третий от конца -          и т.д., сумма
                                                                1⋅ 2
степеней a и b у каждого слагаемого равна n.

      Упражнения
   1. Вычислить, предварительно записав в тригонометрической форме:
                                                                          1       1     3 1002
         (1+j) 5 , (2-2j) 7 , (-3+3j) 4 , (- 2 -j 2 ) 8 , ( 5 -j 5 ) 9 , ( ) 6 , ( − j   )     .
                                                                          2       2    2
   2. Выразить через cos ϕ и sin ϕ cos4 ϕ , sin4 ϕ , cos5 ϕ и sin5 ϕ .


          5. Извлечение корня n-ой степени


       Пусть в результате извлечения корня n-ой степени из z получилось комплексное
число с модулем r и аргументом ω :
                              n
                                 z = n ρ (cos ϕ + j sin ϕ ) = r (cos ω + j sin ω ) .
       Нужно выразить r и ω через известные значения ρ и ϕ . Для этого возведём обе
части равенства в n-ю степень:
                                  ρ (cos ϕ + j sin ϕ ) = r n (cos nϕ + j sin nϕ ) .
       Получилось два равных комплексных числа, записанных в тригонометрической
форме.
       Их модули должны быть равны, а аргументы могут отличаться на целое число
полных оборотов, т.е. ρ = r n , ϕ + 2kπ = nω . Откуда
                                                                ϕ + 2kπ
                                         r= n ρ ,          ω=             .
                                                                    n
       Пример.
                                                                0 + 2kπ           0 + 2kπ
                     5
                        1 = 5 1 ⋅ (cos 0 + j sin 0) = 1 ⋅ (соs            + j sin         ).
                                                                    5                5
       При k=0: ε 0 = cos 0 + j sin 0 = 1 ,
                             2π            2π
       при k=1: ε 1 = cos         + j sin       ,
                              5             5
                              4π            4π
       при k=2: ε 2 = cos          + j sin      ,
                                5            5
                               6π           6π
       при k=3:     ε 3 = cos       + j sin      ,
                                5             5
                                8π           8π
       при k=4:      ε 4 = cos + j sin            ,
                                 5            5
                                 10π           10π
       при k=5:       ε 5 = cos        + j sin      = cos 0 + j sin 0 = ε 0 .
                                   5              5
       Таким образом, корень n-ой степени имеет ровно n значений , полученных из
выведенной формулы при k=1, 2, 3, …, n-1, которые изображаются вершинами
правильного n-угольника, вписанного в окружность радиуса n ρ с центром в начале
координат.