Hva er norm og argument til et komplekst tall?

Siden kartesisk form og polarform er ekvivalente måter å skrive samme komplekse tall z finnes det regler for omgjøring mellom representasjonsformene. Hvis du tegner opp et komplekst tall z i det komplekse planet, kan du bruke Pytagoras’ setning og trigonometri for å finne normen og argumentet til z.

Et komplekst tall som en rettvinklet trekant.

I det komplekse planet vil et komplekst tall z = a + bi danne en rettvinklet trekant med kateter med lengde a og b. I dette geometriske bildet vil normen til z, som er definert som avstanden fra z til origo, være lengden av hypotenusen i trekanten. Du kan derfor bruke Pytagoras’ setning for å finne normen til komplekse tall:

Formel

Norm

For alle komplekse tall z = a + bi kan du finne normen r til z ved

r = a2 + b2.

Ved å bruke enten sinus, cosinus eller tangens, kan du finne argumentet 𝜃:

Formel

Argument

For alle komplekse tall z = a + bi med norm r = a2 + b2 kan du finne argumentet 𝜃 ved en av formlene:

𝜃 = arccos (a r), 𝜃 = arcsin (b r), 𝜃 = arctan (b a).

Alle uttrykkene over gir to verdier for argumentet 𝜃. Du finner det riktige argumentet ved å bruke to av formlene og velge den verdien som går igjen i begge to. Det er også mulig å se på fortegnene til a og b eller tegne opp tallet og velge den vinkelen som er i riktig kvadrant.

Den rettvinklede trekanten som et komplekst tall z danner i det komplekse planet kan også brukes til å gjøre om fra polarform z = (r,𝜃) til kartesisk form z = a + bi.

Formel

Overgang fra polarform til kartesisk form

Et komplekst tall z = (r,𝜃) kan skrives på kartesisk form z = a + bi der

a = r cos 𝜃,

og

b = r sin 𝜃.

Du kan derfor skrive ethvert komplekst tall z på formen

z = r cos 𝜃 + ir sin 𝜃 = r (cos 𝜃 + i sin 𝜃).

Den siste formen for komplekse tall knytter sammen komplekse tall og trigonometriske funksjoner. Dette er veldig viktig når du jobber med den komplekse eksponentialfunksjonen.

Eksempel 1

Finn normen r og argumentet 𝜃 for det komplekse tallet z = 1 + 3i.

Du kan først bruke Pytagoras’ setning for å finne normen til z:

r = a2 + b2 = (1 ) 2 + (3 ) 2 = 1 + 3 = 2

Normen til z er r = 2.

Deretter kan du bruke cosinus for å finne argumentet 𝜃:

𝜃 = arccos (a r) = arccos (1 2) 𝜃 = 2π 3 eller𝜃 = 4π 3 .

Du kan videre bruke sinus for å sjekke hvilket argument som er det riktige:

𝜃 = arcsin (b r) = arcsin (3 2 ) 𝜃 = π 3eller𝜃 = 2π 3 .

Siden begge uttrykkene gir 2π 3 som verdi er dette det riktige argumentet til z.

Vil du vite mer?Registrer degDet er gratis!