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歐拉公式三角函數(shù)推導(dǎo)過程

時間:2025-01-09 03:36:32 瀏覽量:

歐拉公式的推導(dǎo)過程:

第一步,我們設(shè) z=x+yi,其中 x 和 y 是實數(shù),i 是虛數(shù)單位,滿足 i2=?1。

第二步,根據(jù)復(fù)數(shù)的三角形式,我們可以將 z 寫成 ρ(cosθ+isinθ) 的形式,其中 ρ=x2+y2,θ 是 z 在復(fù)平面上的輻角。

第三步,根據(jù)三角函數(shù)的加法公式,我們有:

cos(A+B)=cosAcosB?sinAsinB

sin(A+B)=sinAcosB+cosAsinB

第四步,令 A=θ,B=2nπ(其中 n 是整數(shù)),則:

cos(A+B)=cos(θ+2nπ)=cosθ

sin(A+B)=sin(θ+2nπ)=sinθ

第五步,由于 ρ 和 θ 是 z 的極坐標表示中的兩個變量,我們可以將 ρ 和 θ 分別替換為 r 和 t,其中 r=∣z∣。

第六步,根據(jù)第五步的替換,我們可以得到:

z=r(cost+isint)

第七步,根據(jù)復(fù)數(shù)的模長和輻角,我們有:

r=∣z∣=x2+y2

t=arctan(xy)

第八步,將第七步中的 r 和 t 代入第六步中的公式,得到:

z=r(cost+isint)

綜上,我們得到了歐拉公式:

z=x+yi=r(cost+isint)。

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