Дипломные работы, курсовые проекты на заказ, контрольные работы на заказ

 
Начертательная геометрия Практикум по решению задач Геометрическое черчение Инженерная графика ЕСКД Кратные интегралы Математический анализ Матрицы Пределы Производные Векторная алгебра Интегральное исчисление ТФКП Ядерная физика Электростатика Магнетизм Оптика Информационные технологии

Тригонометрическая форма комплексного числа

Пусть $ {z=a+bi}$ . Положим $ {r=\vert z\vert}$ , $ {{\varphi}=\arg z}$ . Из рисунка 17.4 очевидно, что

$\displaystyle a=r\cos{\varphi},\quad b=r\sin {\varphi}.$

Тогда $ {z=r\cos{\varphi}+(r\sin{\varphi})i}$ . Это выражение запишем в виде

$\displaystyle z=r(\cos{\varphi}+i\sin{\varphi}).$(17.8)

Последняя запись называется тригонометрической формой комплексного числа. В отличие от нее запись числа в виде $ {a+bi}$ называют иногда алгебраической формой комплексного числа.

Отметим, что тригонометрическая форма -- это указание числа по двум его характеристикам: модулю и аргументу. Поэтому вместо формулы (17.8) можно было бы просто записывать пару $ r,{\varphi}$ , но запись (17.8) принята в силу традиции.

        Замечание 17.3   При записи числа в тригонометрической форме НЕЛЬЗЯ вычислять значения $ \cos{\varphi}$ и $ \sin{\varphi}$ , иначе мы потеряем явное указание аргумента $ z$ и снова вернемся к алгебраической форме. Кроме того, если угол $ {\varphi}$ получился отрицательным, то знак "$ -$ " НЕЛЬЗЯ выносить за знак синуса и НЕЛЬЗЯ убирать его под знаком косинуса.         

        Пример 17.5   Запишите в тригонометрической форме числа $ {z_1=2+2i}$ , $ {z_2=-i}$ , $ {z_3=\sqrt3-i}$ , $ {z_4=5}$ .

Решение. Находим модуль, аргумент, а затем выписываем тригонометрическую форму:

$\displaystyle \vert z_1\vert=\sqrt{2^2+2^2}=2\sqrt2,\quad \arg z_1=\mathop{\rm arctg}\nolimits \frac22=\frac{\pi}4,$

$\displaystyle z_1=2\sqrt2\left(\cos\frac{\pi}4+i\sin\frac{\pi}4\right);$

$\displaystyle \vert z_2\vert=\sqrt{0^2+(-1)^2},\quad \arg z_2=-\frac{\pi}2,$

$\displaystyle z_2=\cos\left(-\frac{\pi}2\right)+i\sin\left(-\frac{\pi}2\right);$

$\displaystyle \vert z_3\vert=\sqrt{(\sqrt3)^2+(-1)^2}=2,\quad \arg z_3=\mathop{\rm arctg}\nolimits \frac{-1}{\sqrt3}= -\frac{\pi}6,$

$\displaystyle z_3=2\left(\cos\left(-\frac{\pi}6\right)+i\sin\left(-\frac{\pi}6\right) \right);$

$\displaystyle \vert z_4\vert=\sqrt{5^2+0^2}=5,\quad \arg z_4=0,$

$\displaystyle z_4=5(\cos0+i\sin0).$

        

Пусть $ {z_1=r_1(\cos{\varphi}_1+i\sin{\varphi}_1)}$ , $ {z_2=r_2(\cos{\varphi}_2+i\sin{\varphi}_2)}$ . Найдем произведение $ {z_1z_2}$ :

\begin{multline*} z_1z_2=r_1(\cos{\varphi}_1+i\sin{\varphi}_1)r_2(\cos{\varphi}... ...\varphi}_1\cos{\varphi}_2+\cos{\varphi}_1\sin{\varphi}_2)\big). \end{multline*}

Заметим, что во внутренних скобках стоят формулы косинуса и синуса суммы аргументов. Поэтому

$\displaystyle z_1z_2=r_1r_2\big(\cos({\varphi}_1+{\varphi}_2)+i\sin({\varphi}_1+{\varphi}_2)\big).$

Последняя запись является тригонометрической формой комплексного числа $ z_1z_2$ . Значит,

$\displaystyle \vert z_1z_2\vert=r_1r_2=\vert z_1\vert\vert z_2\vert,$

$\displaystyle \arg(z_1z_2)={\varphi}_1+{\varphi}_2=\arg z_1+\arg z_2,$

иными словами, при умножении комплексных чисел их модули перемножаются, а аргументы складываются.

Аналогично можно доказать, что

$\displaystyle \left\vert\frac{z_1}{z_2}\right\vert=\frac{\vert z_1\vert}{\vert z_2\vert},\quad \arg\frac{z_1}{z_2}=\arg z_1-\arg z_2,$

иными словами, при делении комплексных чисел их модули делятся один на другой, а аргументы вычитаются.

Несложно проверить, что если $ {z=r(\cos {\varphi}+i\sin{\varphi})}$ , то

$\displaystyle \ovl z=r\big(\cos(-{\varphi})+i\sin(-{\varphi})\big).$

Используя правило умножения комплексных чисел в тригонометрической форме, получим формулу для возведения комплексного числа в степень $ n$ , где $ n$  -- натуральное число.

Пусть $ {z=r(\cos {\varphi}+i\sin{\varphi})}$ . Тогда

$\displaystyle z^2=z\cdot z=r^2\big(\cos({\varphi}+{\varphi})+i\sin({\varphi}+{\varphi})\big),$

то есть

$\displaystyle z^2=r^2(\cos2{\varphi}+i\sin2{\varphi}).$

Далее находим

$\displaystyle z^3=(z^2)\cdot z=r^3\big(\cos(2{\varphi}+{\varphi})+i\sin(2{\varphi}+{\varphi})\big),$

то есть

$\displaystyle z^3=r^3(\cos3{\varphi}+i\sin3{\varphi}).$

Продолжая умножения дальше, придем к формуле

$\displaystyle z^n=r^n(\cos n{\varphi}+i\sin n{\varphi}).$(17.9)

Эта формула называется формулой Муавра.

        Пример 17.6   Вычислите $ z^6$ , если $ {z=1-i}$ .

Решение. Находим тригонометрическую форму числа $ z$ :

$\displaystyle r=\vert z\vert=\sqrt2,\quad {\varphi}=\arg z=-\frac{\pi}4,\quad z... ...rt2\left(\cos \left(-\frac{\pi}4\right)+i\sin\left(-\frac{\pi}4\right)\right).$

По формуле Муавра

$\displaystyle z^6=(\sqrt2)^6\left(\cos\left(-\frac{6\pi}4\right)+i\sin\left(- ... ...8\left(\cos\left(-\frac{3\pi}2\right)+i\sin\left(- \frac{3\pi}2\right)\right).$

Переходим к алгебраической форме, вычисляя косинус и синус: $ {z^6=8i}$ .

Ответ: $ z^6=8i$ .         



Работа с фрагментами тишины

 

Программа Sound Forge предоставляет несколько функций, позволяющих управлять фрагментами тишины в звуковых данных. Бывают случаи, когда из вашего файла желательно удалить тишину, например неудобные паузы между вокальными пассажами или репликами диалога. Напротив, иногда в данные бывает полезно добавить фрагменты тишины — к примеру, чтобы создать паузу между музыкальными фразами. Справиться с этими задачами вам помогут функции Auto Trim/Crop, Insert Silence и Mute. Вычислить производную

Удаление фрагментов тишины

Функция Auto Trim/Crop автоматически удалит фрагменты тишины из звукового файла путем поиска в данных определенных характеристик, которые вы укажете. Чтобы обнаружить эти характеристики, функция Auto Trim/Crop использует цифровой шлюз сигнала. В зависимости от установленных вами параметров, шлюз сигнала открывается, когда функция Auto Trim/Crop обнаруживает часть данных, уровень сигнала (громкость) которой выше, чем тот, который вы указали. Эта часть данных расценивается как приемлемая и пропускается. Когда уровень сигнала падает ниже указанного вами, шлюз сигнала расценивает такую часть как конец секции (или начало фрагмента тишины) и закрывается. Затем функция Auto Trim/Crop ищет следующую секцию, имеющую достаточный уровень сигнала, и удаляет все данные между двумя секциями. Таким образом, обрабатывается вся выделенная вами область или весь файл.

Векторное поле Поток векторного поля через поверхность