Операции над комплексными числами, заданными в показательной форме




Пусть и , тогда:

1. Произведение ;

2. Частное ;

3. Возведение в n – ю степень ;

4. Извлечение корня n – й степени , .

Формулы Эйлера.

Рассмотрим разложение функции по формуле Маклорена.

Если действительную переменную х заменить комплексной переменной z, то получим ряд по степеням z:

(1)

Аналогично определяются тригонометрические функции и комплексной переменной z:

(2)

(3)

Подставим в (1) вместо z и сгруппируем в правой части все слагаемые, содержащие множитель i и не содержащие этот множитель.

Сравнивая полученный результат с формулами (2) и (3), получаем

и

Таким образом, с помощью понятия комплексного числа устанавливается связь между тригонометрическими и показательной функциями:

Складывая и вычитая эти два выражения, получим

; .

Используя понятие комплексных чисел, вводится понятие гиперболических синуса и косинуса:

; .

Из формулы Эйлера следует, что

; .

Приведенные известные из элементарной математики формулы:

, ;

; ,

справедливы и для комплексных значений аргументов и .

5. Основная теорема алгебры:

Функция вида , где п ‒ натуральное число, ‒ постоянные коэффициенты, называется многочленом п –ой степени с действительными коэффициентами (или целой рациональной функцией).

Корнем многочлена называется такое значение х 0 (вообще говоря комплексное) переменной х, при котором многочлен обращается в нуль.

Теорема: Если х 1 есть корень многочлена , то многочлен делится без остатка на х‒х 1, т.е. , где ‒ многочлен степени (п ‒1).

Теорема: (основная теорема алгебры) Всякий многочлен п -ой степени (n>0) имеет по крайней мере один корень, действительный или комплексный.

Теорема: Всякий многочлен можно представить в виде

,

где ‒ корни многочлена, ‒ коэффициент многочлена при хп.

Множители называются линейными множителями.

Пример 1: Разложить многочлен на множители.

Решение: Многочлен обращается в нуль при Следовательно .

Пример 2: Представить выражение в виде произведения линейных множителей.

Решение: Легко проверить, что является корнем данного многочлена.

=

Уравнение имеет два комплексных корня и .

Следовательно, .

Если в разложении многочлена какой-либо корень встретился k раз, то он называется корнем кратности k. Тогда разложение многочлена можно записать в виде: , где ‒ кратности соответственно корней .

Теорема: Если многочлен с действительными коэффициентами имеет комплексный корень , то он имеет сопряжённый корень .

Перемножив линейные множители,

,

получили трёхчлен второй степени с действительными коэффициентами

= , где

Таким образом, произведение линейных множителей, соответствующих сопряжённым корням, можно заменить квадратным трёхчленом с действительными коэффициентами. Поэтому справедлива следующая теорема:

Теорема:

Всякий многочлен п- ой степени с действительными коэффициентами может быть разложен на множители первой и второй степени с действительными коэффициентами:

где ,

х 1, х 2, …, хr корнимногочлена, а все квадратные трехчлены не имеют действительных корней.

Пример: этот многочлен имеет корни: х 1 = ‒ 2 и х 2 = 3, других действительных корней нет. Тогда .

Домашнее задание:

1. Выписать из текста определение и обозначение показательной формы комплексного числа.

2. Выписать правила действий над комплексными числами в показательной форме.

3. Дано: z1= 2 – 2i z2= 1 + i*√3. Записать эти числа в тригонометрической и показательной формах.

4. Выполнить любые три действия с z1 и z2 в показательной форме из упражнения 3.

 



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2020-12-27 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: