棣莫弗公式,棣莫弗公式证明

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什么叫棣莫弗公式?

设两个复数(用三角形式表示)Z1=R1(cos1 is in0 1)和Z2=R2(cos2 is in0 2),则: z1z 2=r1r 2[cos(12)is in0(12)]。

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先说复数三角形式的概念。

在复平面c上,Z=a bi用向量Z(a,b)表示。

因此,向量可以分为实轴和虚轴上的两个子向量。

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如果矢量z与实轴的夹角为,则这两个子矢量的模分别等于rcos 和rsin(r=a 2b 2)。

因此,复数Z可以表示为Z=r(cos isin)。

这里称为复z的自变量,因为Z1=r1(cos1 isin1),Z2=r2(cos2 isin2),因此,z1z 2=r1r 2(cos1 isin1)(cos2 isin2)=r1r 2(cos1 cos2 icos1 sin2 isin1 cos2-sin1 sin2)=r1r 2[(cos1 cos2-sin1 sin2)I(cos1 sin2 sin1 cos2)]==。

可以用数学归纳法证明,而归纳法是基于Dilmoff的两个复数相乘定理。

如果我们把DeMofer定理和欧拉公式‘e I=cosisin’一起看(见《泰勒公式》,严格的证明需要复杂的分析),就可以用它来理解欧拉公式的含义。

棣莫弗公式?

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先引入欧拉公式:e^ix = cosx + isinx将e^t,sint , cost 分别展开为泰勒级数:e^t = 1 + t + t^2/2! + t^3/3! + …… + t^n/n!+ ……sint = t - t^3/3!+t^5/5!-t^7/7!+……-……cost = 1 - t^2/2!+t^4/4!-t^6/6!+……-……将t = ix 代入以上三式 ,可得欧拉公式应用欧拉公式,(cosx+isinx)^n = (e^ix)n=e^inx=cos(nx)+isin(nx)

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数学归纳法证明棣莫弗公式.

设复数z=r(cosa+isina),r>0,n∈N﹢.则z^n=r^n﹙cosna+isinna﹚被称之为棣莫弗公式.我们用数学归纳法来证明。

(注意,我们要用i²=-1这个基本定义。

)n=1时,有z=r(cosa+isina),————————①设n=k时命题成立,即z^k=r^k﹙coska+isinka﹚,当n=k+1时,z^(k+1)=r^k·r(coska+isinka)(cosa+isina) =r^(k+1)﹛﹙coskacosa-sinkasina﹚+i﹙sinkacosa+coskasina﹚﹜ =r^(k+1)﹛cos(k+1)a+isin(k+1)a﹜,——————②因为n是任意的正整数,所以由以上①②两步,可以断言:命题得证。