Goalأضرب الأعداد المركبة وأقسمها بالصورة المثلثية: المقياسان يُضربان أو يُقسمان والسعتان تُجمعان أو تُطرحان.
New words
قاعدة الضرب · z١·z٢ = r١r٢ (cos(θ١+θ٢) + i sin(θ١+θ٢))قاعدة القسمة · z١ ÷ z٢ = (r١/r٢)(cos(θ١−θ٢) + i sin(θ١−θ٢))
Explanation
ليكن z١ = r١(cos θ١ + i sin θ١) وz٢ = r٢(cos θ٢ + i sin θ٢) ولنضربهما مع تذكّر أن i² = −١: z١z٢ = r١r٢[(cos θ١ cos θ٢ − sin θ١ sin θ٢) + i(sin θ١ cos θ٢ + cos θ١ sin θ٢)]. تذكّر قانوني مجموع زاويتين من الصف الثاني الثانوي: cos(A + B) = cos A cos B − sin A sin B وsin(A + B) = sin A cos B + cos A sin B. والقوسان هما هذان القانونان تمامًا، فيكون z١z٢ = r١r٢[cos(θ١ + θ٢) + i sin(θ١ + θ٢)]: يُضرب المقياسان وتُجمع السعتان. وبضرب z في (١/r)(cos(−θ) + i sin(−θ)) نحصل على ١ فيكون ١/z = (١/r)(cos(−θ) + i sin(−θ)) وتنتج قاعدة القسمة: z١ ÷ z٢ = (r١/r٢)[cos(θ١ − θ٢) + i sin(θ١ − θ٢)]: يُقسم المقياسان وتُطرح السعتان. وتحذير: مجموع سعتين أساسيتين أو الفرق بينهما قد يخرج من ]−π, π]، فنضيف ٢π أو نطرحها لإعادة الجواب إلى المدى. وتساعد الصور: الضرب في z٢ يمدّ المستوى بالعامل r٢ ويديره بالزاوية θ٢؛ فالضرب في i (r = ١ وθ = π/٢) ربع دورة بعكس عقارب الساعة.
Worked examples
اضرب ٢(cos π/٦ + i sin π/٦) في ٥(cos π/٣ + i sin π/٣). المقياسان يعطيان ٢ × ٥ = ١٠ والسعتان π/٦ + π/٣ = π/٢. إذن الناتج ١٠(cos π/٢ + i sin π/٢) = ١٠i.
اقسم ٦(cos ٥π/٦ + i sin ٥π/٦) على ٢(cos π/٦ + i sin π/٦). المقياسان: ٦ ÷ ٢ = ٣. السعتان: ٥π/٦ − π/٦ = ٢π/٣. الناتج ٣(cos ٢π/٣ + i sin ٢π/٣) = ٣(−١/٢ + (√٣/٢) i) = −٣/٢ + (٣√٣/٢) i.
اضرب ٣(cos ٢π/٣ + i sin ٢π/٣) في ٢(cos ٣π/٤ + i sin ٣π/٤). مجموع السعتين ٢π/٣ + ٣π/٤ = ٨π/١٢ + ٩π/١٢ = ١٧π/١٢ وهو أكبر من π. نطرح ٢π = ٢٤π/١٢ فتكون السعة الأساسية −٧π/١٢. الناتج ٦(cos(−٧π/١٢) + i sin(−٧π/١٢)).
اقرأ من الشكل: |z١| = ٢ عند ٥٠° و|z٢| = ٣ عند −١١٠°. إذن z١z٢ مقياسه ٦ وسعته ٥٠° + (−١١٠°) = −٦٠°. وz١ ÷ z٢ مقياسه ٢/٣ وسعته ٥٠° − (−١١٠°) = ١٦٠° وهي داخل ]−١٨٠°, ١٨٠°].
Class activity
ربع دورة. خذ z = ٢(cos π/٣ + i sin π/٣) = ١ + √٣ i واضربه في i بطريقتين: بقاعدة الصورة القطبية وبالجبر العادي. هل يتفق الجوابان؟
Practice
1
اضرب ٤(cos π/٥ + i sin π/٥) في ٣(cos ٣π/٥ + i sin ٣π/٥).
١٢(cos ٤π/٥ + i sin ٤π/٥) لأن π/٥ + ٣π/٥ = ٤π/٥.
2
اقسم ١٠(cos ٧π/١٢ + i sin ٧π/١٢) على ٥(cos π/١٢ + i sin π/١٢).
المقياس ٢ والسعة ٧π/١٢ − π/١٢ = π/٢ إذن ٢(cos π/٢ + i sin π/٢) = ٢i.
3
اضرب ٥(cos ٥π/٦ + i sin ٥π/٦) في ٢(cos ٣π/٤ + i sin ٣π/٤) وأعط السعة الأساسية.
٥π/٦ + ٣π/٤ = ١٠π/١٢ + ٩π/١٢ = ١٩π/١٢ > π فنطرح ٢π فنجد −٥π/١٢. الناتج ١٠(cos(−٥π/١٢) + i sin(−٥π/١٢)).
4
اقسم ٤(cos(−٢π/٣) + i sin(−٢π/٣)) على ٢(cos π/٢ + i sin π/٢).
−٢π/٣ − π/٢ = −٤π/٦ − ٣π/٦ = −٧π/٦ وهي أقل من −π. نضيف ٢π فنجد ٥π/٦. الناتج ٢(cos ٥π/٦ + i sin ٥π/٦).
5
من أجل z = ٢(cos π/٣ + i sin π/٣) أوجد i·z بالصورة المثلثية وبالصورة x + yi.
i = ١(cos π/٢ + i sin π/٢) إذن i·z = ٢(cos ٥π/٦ + i sin ٥π/٦) = −√٣ + i. التحقق: z = ١ + √٣ i وi(١ + √٣ i) = i − √٣.