的棣美弗的定理应用于代数基本过程,如在复数功率和提取的根。该定理由著名的法国数学家亚伯拉罕·德·莫夫(Abraham de Moivre)(1730)提出,他将复数与三角函数相关联。
亚伯拉罕·莫伊夫(Abraham Moivre)通过正弦和余弦的表达实现了这种关联。该数学家生成了一种公式,通过该公式可以将复数z提高到幂n,它是大于或等于1的正整数。

莫夫定理是什么?
莫夫定理指出:
如果我们有在极坐标形式Z = R复数Ɵ,其中r是复数z的模块,并用0≤Ɵ≤2π,计算出其正角度Ɵ被称为任何复数的振幅或参数幂次,无需将其自身乘以n倍;即,不需要制造以下产品:
Z n= z * z * z *。。* Z = R Ɵ* - [R Ɵ* - [R Ɵ*。。* [R Ɵ n次。
相反,该定理说,以三角形式写z时,要计算n次幂,我们可以按以下步骤进行:
如果z = r(cosƟ+ i * sinƟ),则z n = r n(cos n *Ɵ+ i * sin n *Ɵ)。
例如,如果n = 2,则z 2 = r 2。如果n = 3,则z 3 = z 2 * z。也:
z 3 = r 2 * r = r 3。
这样,只要已知角度的三角比,就可以得到正弦和余弦的三角比。
以相同的方式,它可以用于为复数z的第n个根找到更精确且更不混淆的表达式,因此z n = 1。
为了证明Moivre定理,使用了数学归纳法原理:如果整数“ a”具有属性“ P”,并且对于任何大于“ a”的整数“ n”具有属性“ P”它满足n + 1还具有属性“ P”,然后所有大于或等于“ a”的整数都具有属性“ P”。
示范
因此,定理的证明是通过以下步骤完成的:
感应基
首先检查n = 1。
由于z 1 =(r(cosƟ+ i * sinƟ))1 = r 1(cosƟ+ i * sinƟ)1 = r 1,因此定理适用于n = 1。
归纳假设
对于某个正整数,即n = k,假定该公式为真。
z k =(r(cosƟ+ i * sinkƟ))k = r k(cos kƟ+ i * sinkƟ)。
验证
对于n = k + 1证明是正确的。
,由于Z k + 1 = Z ķ * Z,则z K + 1 =(R(COSƟ+ I *罪Ɵ))K + 1 = R ķ(COSkƟ+ I *罪kƟ)* R(COSƟ+我*森Ɵ)。
然后将表达式相乘:
z k + 1 = r k + 1((coskƟ)*(cosƟ)+(coskƟ)*(i * sinƟ)+(i * sinkƟ)*(cosƟ)+(i * sinkƟ)*(i * senƟ))。
暂时忽略因子r k +1,并采用公因子i:
(coskƟ)*(cosƟ)+ i(coskƟ)*(sinƟ)+ i(sinkƟ)*(cosƟ)+ i 2(sinkƟ)*(sinƟ)。
由于i 2 = -1,因此将其替换为表达式,得到:
(coskƟ)*(cosƟ)+ i(coskƟ)*(sinƟ)+ i(sinkƟ)*(cosƟ)-(sinkƟ)*(sinƟ)。
现在,实部和虚部已排序:
(coskƟ)*(cosƟ)-(sinkƟ)*(sinƟ)+ i。
为了简化表达,将角度和的三角恒等式应用于余弦和正弦,它们是:
cos(A + B)= cos A * cos B-sin A * sin B.
sin(A + B)= sin A * cos B-cos A * cos B.
在这种情况下,变量是角度Ɵ和kƟ。应用三角恒等式,我们有:
coskƟ * cosƟ- sinkƟ * sinƟ= cos(kƟ+Ɵ)
sinkƟ * cosƟ+ coskƟ * sinƟ= sin(kƟ+Ɵ)
这样,表达式为:
z k + 1 = r k + 1(cos(kƟ+Ɵ)+ i * sin(kƟ+Ɵ))
z k + 1 = r k + 1(cos + i * sin)。
因此可以证明,对于n = k + 1,结果是正确的。根据数学归纳原理,可以得出结论:所有正整数的结果都是正确的;即n≥1。
负整数
当n≤0时,也应用Moivre定理。让我们考虑一个负整数«n»; 那么“ n”可以写为“ -m”,即n = -m,其中“ m”是一个正整数。从而:
(cosƟ+ i * sinƟ)n =(cosƟ+ i * sinƟ)-m
为了以正数方式获得指数“ m”,可将表达式反写:
(cosƟ+ i * sinƟ)n = 1÷(cosƟ+ i * sinƟ)m
(COSƟ+ I *罪Ɵ)ñ = 1÷(COSmƟ+ I *罪mƟ)
现在,如果z = a + b * i是复数,则使用1÷z = ab * i。从而:
(COSƟ+ I *罪Ɵ)ñ = COS(mƟ) - I * SIN(mƟ)。
使用cos(x)= cos(-x)和-sen(x)= sin(-x),我们有:
(cosƟ+ i * sinƟ)n =
(COSƟ+ I *罪Ɵ)ñ = COS( - mƟ)+ I * SIN(-mƟ)
(COSƟ+ I *罪Ɵ)ñ = COS(nƟ) - I * SIN(nƟ)。
因此,可以说该定理适用于所有``n''的整数值。
解决的练习
正功率的计算
极数形式为复数的运算之一就是其中两个的乘积;在这种情况下,将模块相乘并添加参数。
如果您有两个复数z 1和 z 2并要计算(z 1 * z 2)2,则可以按以下步骤进行:
z 1 z 2 = *
分配属性适用:
ž 1 ž 2 = R 1 - [R 2(COSƟ 1 * COSƟ 2 + I * COSƟ 1 *我*罪Ɵ 2 + I *罪Ɵ 1 * COSƟ 2 + I 2 *罪Ɵ 1 *罪Ɵ 2)。
将它们分组,将术语“ i”作为表达式的共同因素:
z 1 z 2 = r 1 r 2
由于i 2 = -1,因此将其替换为表达式:
z 1 z 2 = r 1 r 2
实数项用实数和虚数用虚数重组:
z 1 z 2 = r 1 r 2
最后,三角属性适用:
z 1 z 2 = r 1 r 2。
结论:
(z 1 * z 2)2 =(r 1 r 2)2
= r 1 2 r 2 2。
练习1
如果z =-2 -2i,则以极性形式写复数。然后,使用Moivre定理,计算z 4。
解
复数z = -2 -2i以矩形形式z = a + bi表示,其中:
a = -2。
b = -2。
知道极坐标形式为z = r(cosƟ+ i * sinƟ),我们需要确定模量“ r”的值和自变量“Ɵ”的值。由于r =√(a²+b²),因此将给定值替换为:
r =√(a²+b²)=√((-2)²+(-2)²)
=√(4 + 4)
=√(8)
=√(4 * 2)
=2√2。
然后,为了确定«Ɵ»的值,将其矩形应用,由公式给出:
棕褐色= b÷a
棕褐色=(-2)÷(-2)= 1。
由于tan(Ɵ)= 1并且我们有<0,所以我们有:
Ɵ=反正切(1)+Π。
=Π/ 4 +Π
=5Π/ 4。
由于已经获得«r»和«Ɵ»的值,因此可以通过代入以下值以复数形式表示复数z = -2 -2i:
z =2√2(cos(5Π/ 4)+ i * sin(5Π/ 4))。
现在我们使用Moivre定理计算z 4:
z 4 =2√2(cos(5Π/ 4)+ i * sin(5Π/ 4))4
= 32(cos(5Π)+ i * sin(5Π))。
练习2
通过以极性形式表示来找到复数的乘积:
z1 = 4(cos 50 o + i * sin 50 o)
z2 = 7(cos 100 o + i * sin 100 o)。
然后计算(z1 * z2)²。
解
首先形成给定数字的乘积:
z 1 z 2 = *
然后将模块彼此相乘,并添加参数:
z 1 z 2 =(4 * 7)*
表达式已简化:
z 1 z 2 = 28 *(cos 150 o +(i * sin 150 o)。
最后,Moivre定理适用:
(z1 * z2)²=(28 *(cos 150 o +(i * sin 150 o))²= 784(cos 300 o +(i * sin 300 o))。
负功率的计算
为了将两个复数z 1和 z 2的极性形式相除,除以模数并减去自变量。因此,商为z 1 ÷z 2并表示如下:
z 1 ÷z 2 = r1 / r2()。
与前面的情况一样,如果我们要计算(z1÷z2)³,则首先进行除法,然后使用Moivre定理。
练习3
骰子:
z1 = 12(cos(3π/ 4)+ i * sin(3π/ 4)),
z2 = 4(cos(π/ 4)+ i * sin(π/ 4)),
计算(z1÷z2)³。
解
按照上述步骤可以得出以下结论:
(z1÷z2)³=((12/4)(cos(3π/ 4-π/ 4)+ i * sin(3π/ 4-π/ 4)))³
=(3(cos(π/ 2)+ i * sin(π/ 2)))³
= 27(cos(3π/ 2)+ i * sin(3π/ 2))。
参考文献
- 亚瑟·古德曼(Arthur Goodman,LH)(1996)。具有解析几何的代数和三角学。培生教育。
- M. Croucher(nd)。来自Moivre的Trig恒等式定理。Wolfram示范项目。
- Hazewinkel,M。(2001)。数学百科全书。
- 马克斯·彼得斯(Max Peters,WL)(1972)。代数和三角学。
- 佩雷斯,CD(2010)。培生教育。
- 斯坦利(G.)。线性代数。格劳希尔。
- ,M。(1997)。预先计算。培生教育。
