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给复数初学者一个好玩且深刻理解复数n次方本质的图像

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用图像来理解【x的3次方】分别等于【1】、【-i】、【-1】、【-i】(x长度值都为1),其根分别是多少的问题,然后引申到【x的n次方】,再引申到【任意虚数的n次方根】。
注:图中
【粉色】为【x的1次方】
【黑色虚线】为【x的2次方】
【蓝色】为【x的3次方】


IP属地:天津1楼2020-06-13 12:39回复

    ……

    ……

    ……
    先来解决【x的3次方】等于【1】的问题。
    从本楼层第一张图可以看出:
    当蓝色箭头绕原点转动0度时,即蓝色箭头为1时,粉色箭头也是1,所以x=1^(1/3)第一个值找出来了,x=1+0i=1。
    当蓝色箭头绕原点转动360度时,即蓝色箭头为1时,粉色箭头指向(-1/2,i√3/2),第二个值x= -1/2+i√3/2。
    当蓝色箭头绕原点转动2×360度时,即蓝色箭头为1时,粉色箭头指向(-1/2,-i√3/2),第三个值x= -1/2-i√3/2。
    所所以【x=1^(1/3)】共有3个根,分别是【1】、【-1/2+i√3/2】、【-1/2-i√3/2】。


    IP属地:天津3楼2020-06-13 12:58
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      …………
      本楼层解决【x的3次方】等于【i】的问题。
      从本楼层第一张图可以看出:
      当蓝色箭头绕原点转动90度时,粉色箭头是30度,所以x1=√3/2+i1/2。
      当蓝色箭头绕原点转动360+90度时,粉色箭头是150度,所以x2=-√3/2+i1/2。
      当蓝色箭头绕原点转动2×360+90度时,粉色箭头是270度,所以x3= -i。
      所所以【x=i^(1/3)】共有3个根,分别是【√3/2+i1/2】、【-√3/2+i1/2】、【 -i】。


      IP属地:天津4楼2020-06-13 14:58
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        …………
        本楼层解决【x的3次方】等于【-1】的问题。
        从本楼层第一张图可以看出:
        当蓝色箭头绕原点转动180度时,粉色箭头是60度,所以x1=1/2+i√3/2。
        当蓝色箭头绕原点转动360+180度时,粉色箭头是180度,所以x2=-1。
        当蓝色箭头绕原点转动2×360+180度时,粉色箭头是300度,所以x3=1/2-i√3/2。
        所所以【x=(-1)^(1/3)】共有3个根,分别是【1/2+i√3/2】、【-1】、【1/2-i√3/2】。


        IP属地:天津5楼2020-06-13 15:08
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          本楼层解决【x的3次方】等于【-i】的问题。
          从本楼层第一张图可以看出:
          当蓝色箭头绕原点转动270度时,粉色箭头是90度,所以x1=i。
          当蓝色箭头绕原点转动360+270度时,粉色箭头是210度,所以x2=-√3/2-i1/2。
          当蓝色箭头绕原点转动2×360+270度时,粉色箭头是330度,所以x3=√3/2-i1/2。
          所所以【x=(-i)^(1/3)】共有3个根,分别是【-i】、【-√3/2-i1/2】、【√3/2-i1/2】。


          IP属地:天津6楼2020-06-13 15:17
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            推广到任意复数:
            设复数z=(a,bi),其幅长r=(a^2+b^2)^(1/2),幅角θ为arctan(b/a)。
            从上边的图可以看出,复数z的n次方,就是将复数z从实轴正方向开始围绕原点旋转n次θ度而得到其幅角,幅长为原始幅值的n次方。即:
            z^n=r^n(cosnθ,sinnθ)


            IP属地:天津7楼2020-06-13 15:33
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              @乌斯怀亚以北
              来理解一下


              IP属地:天津8楼2020-06-13 15:38
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                不要以为你们改了ID我就不aite你们原来的ID了


                IP属地:天津11楼2020-06-13 17:00
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                  可惜,不如发到其他平台


                  IP属地:陕西来自Android客户端12楼2020-06-13 18:24
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                    图片都是用CAD画的,设定好约束,转动蓝色指针,三等分的粉色指针会跟着一起转动,转动角度是蓝色的1/3,虚线则为2/3等分。
                    同理,4次方就4等分,5次方就5等分,n次方就n等分……
                    只需要鼠标随意转动,n次方的值就出来了。


                    IP属地:天津13楼2020-06-13 18:44
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                      你讲得头头是道,那帮我解个惑,非常感谢。
                      1=e^2πi=e^2kπi,k为整数。
                      2ππ终边肯定不和0重合,
                      那e^2ππi肯定不是1,
                      但e^2πi=1肯定对,
                      1^π=1也肯定对,
                      那1^π=(e^2πi)^π
                      =e^2π²i对不对?
                      若对,那岂不是有0的终边与2ππ终边重合。或π=k是整数?
                      热切等你这内行的回答,万分感谢!


                      来自Android客户端14楼2020-06-14 09:37
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                        不错!


                        IP属地:陕西来自Android客户端15楼2020-06-14 10:39
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                          莫棣弗公式


                          IP属地:黑龙江16楼2020-06-14 10:50
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                            [e^(2πi)]^π = [e^(2πilne)]^π = [cos(2π)lne+isin(2π)lne]^π = (1+0i)^π = 1^π = 1
                            ………………
                            e^(2ππi) = e^(2ππilne) = cos(2ππ)lne+isin(2ππ)lne = cos(2ππ)+isin(2ππ)
                            ………………


                            IP属地:天津17楼2020-06-14 10:52
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                              IP属地:山东来自Android客户端18楼2020-06-14 23:58
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