辐角

更新时间:2024-04-03 14:10

复数的模与辐角是复数三角形式表示的两个基本元素,复数所对应的向量长度称为复数的幅值,该向量与实轴正方向的夹角为复数的辐角。辐角的大小有无穷多,但是辐角主值唯一确定。利用复数的模和辐角,可以将复数表示成三角表示式和指数表示式,并可以和代数表示式之间互相转化,以方便讨论不同问题时的需要。

定义

由于一个复数 可以由有序实数对 唯一确定,而有序实数对与平面直角坐标系 中的点一一对应,因此可以用坐标为 的点 来表示该复数,此时 轴上的点与实数对应,称 轴为实轴, 轴上的点(除原点外)与纯虚数对应,称 轴为虚轴,像这样表示复数的平面称为复平面

复数 还可以用向量 来表示, 与 分别是向量 在 轴与 轴上的投影。这样,复数 就与平面上的向量 建立了一一对应的关系。

向量 的长度称为复数的或绝对值,记作 ,于是

当点 不是原点,即复数 时,向量 与 轴正向的夹角称为复数 的辐角,记作 。辐角的符号规定为:由正实轴依反时针方向转到 为正,依顺时针方向转到 为负。

辐角主值

显然一个非零复数 的辐角有无穷多个值,它们相差的整数倍,但中只有一个值满足条件,称为复数的主辐角,记为,于是

当时,的辐角没有意义。

复数的主辅角与反正切的主值有以下关系:

三角表示式和指数表示式

由直角坐标与极坐标的关系可知,非零有穷复数可以用其模与辐角来表示,即

利用欧拉公式

分别称上述第一式和第三式为非零复数的三角表示式和指数表示式,这三种表示式可以和代数表示式之间互相转化,以方便讨论不同问题时的需要。

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