Math Problem Statement

Запишите данные числа в тригонометрической и показательной формах. Все числа изобразите на комплексной плоскости. z1 = 4 − 4i, z2 = −1 − √ 3i, z3 = 4 + 4i, z4 = −1 + √ 3i, z5 = i, z6 = −i

Solution

Чтобы записать числа в тригонометрической и показательной формах, следуем следующим шагам:

  1. Найдем модуль числа z=x2+y2|z| = \sqrt{x^2 + y^2}, где z=x+yiz = x + yi.
  2. Определим аргумент φ=arg(z)\varphi = \text{arg}(z) из условия: φ=arctan(yx),\varphi = \arctan\left(\frac{y}{x}\right), учитывая квадрант расположения числа на комплексной плоскости.
  3. Запишем:
    • Тригонометрическая форма: z=z(cosφ+isinφ)z = |z| (\cos \varphi + i \sin \varphi),
    • Показательная форма: z=zeiφz = |z| e^{i \varphi}.

Шаг 1. Решение для каждого числа:

1. z1=44iz_1 = 4 - 4i

  • Модуль: z1=42+(4)2=16+16=32=42|z_1| = \sqrt{4^2 + (-4)^2} = \sqrt{16 + 16} = \sqrt{32} = 4\sqrt{2}.
  • Аргумент: φ=arctan(44)=arctan(1)=π4\varphi = \arctan\left(\frac{-4}{4}\right) = \arctan(-1) = -\frac{\pi}{4} (4-й квадрант).

Формы:

  • Тригонометрическая: z1=42(cos(π4)+isin(π4))z_1 = 4\sqrt{2} (\cos(-\frac{\pi}{4}) + i \sin(-\frac{\pi}{4})).
  • Показательная: z1=42eiπ4z_1 = 4\sqrt{2} e^{-i\frac{\pi}{4}}.

2. z2=13iz_2 = -1 - \sqrt{3}i

  • Модуль: z2=(1)2+(3)2=1+3=2|z_2| = \sqrt{(-1)^2 + (-\sqrt{3})^2} = \sqrt{1 + 3} = 2.
  • Аргумент: φ=arctan(31)=arctan(3)=2π3\varphi = \arctan\left(\frac{-\sqrt{3}}{-1}\right) = \arctan(\sqrt{3}) = -\frac{2\pi}{3} (3-й квадрант).

Формы:

  • Тригонометрическая: z2=2(cos(2π3)+isin(2π3))z_2 = 2 (\cos(-\frac{2\pi}{3}) + i \sin(-\frac{2\pi}{3})).
  • Показательная: z2=2ei2π3z_2 = 2 e^{-i\frac{2\pi}{3}}.

3. z3=4+4iz_3 = 4 + 4i

  • Модуль: z3=42+42=32=42|z_3| = \sqrt{4^2 + 4^2} = \sqrt{32} = 4\sqrt{2}.
  • Аргумент: φ=arctan(44)=arctan(1)=π4\varphi = \arctan\left(\frac{4}{4}\right) = \arctan(1) = \frac{\pi}{4} (1-й квадрант).

Формы:

  • Тригонометрическая: z3=42(cosπ4+isinπ4)z_3 = 4\sqrt{2} (\cos\frac{\pi}{4} + i \sin\frac{\pi}{4}).
  • Показательная: z3=42eiπ4z_3 = 4\sqrt{2} e^{i\frac{\pi}{4}}.

4. z4=1+3iz_4 = -1 + \sqrt{3}i

  • Модуль: z4=(1)2+(3)2=1+3=2|z_4| = \sqrt{(-1)^2 + (\sqrt{3})^2} = \sqrt{1 + 3} = 2.
  • Аргумент: φ=arctan(31)=arctan(3)=ππ3=2π3\varphi = \arctan\left(\frac{\sqrt{3}}{-1}\right) = \arctan(-\sqrt{3}) = \pi - \frac{\pi}{3} = \frac{2\pi}{3} (2-й квадрант).

Формы:

  • Тригонометрическая: z4=2(cos2π3+isin2π3)z_4 = 2 (\cos\frac{2\pi}{3} + i \sin\frac{2\pi}{3}).
  • Показательная: z4=2ei2π3z_4 = 2 e^{i\frac{2\pi}{3}}.

5. z5=iz_5 = i

  • Модуль: z5=02+12=1|z_5| = \sqrt{0^2 + 1^2} = 1.
  • Аргумент: φ=arctan(10)=π2\varphi = \arctan\left(\frac{1}{0}\right) = \frac{\pi}{2} (1-й квадрант).

Формы:

  • Тригонометрическая: z5=1(cosπ2+isinπ2)z_5 = 1 (\cos\frac{\pi}{2} + i \sin\frac{\pi}{2}).
  • Показательная: z5=eiπ2z_5 = e^{i\frac{\pi}{2}}.

6. z6=iz_6 = -i

  • Модуль: z6=02+(1)2=1|z_6| = \sqrt{0^2 + (-1)^2} = 1.
  • Аргумент: φ=arctan(10)=π2\varphi = \arctan\left(\frac{-1}{0}\right) = -\frac{\pi}{2} (4-й квадрант).

Формы:

  • Тригонометрическая: z6=1(cos(π2)+isin(π2))z_6 = 1 (\cos(-\frac{\pi}{2}) + i \sin(-\frac{\pi}{2})).
  • Показательная: z6=eiπ2z_6 = e^{-i\frac{\pi}{2}}.

Шаг 2. Графическое представление:

На комплексной плоскости точки расположены следующим образом:

  1. z1=44iz_1 = 4 - 4i — в 4-м квадранте.
  2. z2=13iz_2 = -1 - \sqrt{3}i — в 3-м квадранте.
  3. z3=4+4iz_3 = 4 + 4i — в 1-м квадранте.
  4. z4=1+3iz_4 = -1 + \sqrt{3}i — в 2-м квадранте.
  5. z5=iz_5 = i — на мнимой оси вверх.
  6. z6=iz_6 = -i — на мнимой оси вниз.

Хотите, чтобы я изобразил графически комплексную плоскость?

Ask a new question for Free

By Image

Drop file here or Click Here to upload

Math Problem Analysis

Mathematical Concepts

Complex Numbers
Trigonometric Form of Complex Numbers
Exponential Form of Complex Numbers
Complex Plane Representation

Formulas

Modulus of complex number: |z| = sqrt(x^2 + y^2)
Argument of complex number: φ = arctan(y / x)
Trigonometric form: z = |z| (cos φ + i sin φ)
Exponential form: z = |z| e^(iφ)

Theorems

Polar Representation of Complex Numbers
Euler's Formula: e^(iφ) = cos φ + i sin φ

Suitable Grade Level

Grade 10-12 / Pre-University