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欧拉公式三角函数推导过程

时间:2025-01-09 03:36:32 浏览量:

欧拉公式的推导过程:

第一步,我们设 z=x+yi,其中 x 和 y 是实数,i 是虚数单位,满足 i2=−1。

第二步,根据复数的三角形式,我们可以将 z 写成 ρ(cosθ+isinθ) 的形式,其中 ρ=x2+y2,θ 是 z 在复平面上的辐角。

第三步,根据三角函数的加法公式,我们有:

cos(A+B)=cosAcosB−sinAsinB

sin(A+B)=sinAcosB+cosAsinB

第四步,令 A=θ,B=2nπ(其中 n 是整数),则:

cos(A+B)=cos(θ+2nπ)=cosθ

sin(A+B)=sin(θ+2nπ)=sinθ

第五步,由于 ρ 和 θ 是 z 的极坐标表示中的两个变量,我们可以将 ρ 和 θ 分别替换为 r 和 t,其中 r=∣z∣。

第六步,根据第五步的替换,我们可以得到:

z=r(cost+isint)

第七步,根据复数的模长和辐角,我们有:

r=∣z∣=x2+y2

t=arctan(xy)

第八步,将第七步中的 r 和 t 代入第六步中的公式,得到:

z=r(cost+isint)

综上,我们得到了欧拉公式:

z=x+yi=r(cost+isint)。

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