欧拉公式
歐拉公式(英語:Euler’s formula,又稱尤拉公式)是在復分析領域的公式,將三角函數與復數指數函數相關聯,因其提出者萊昂哈德·歐拉而得名。尤拉公式提出,對任意實數xx,都存在:
ejx=cosx+jsinxejx=cos?x+jsin?x
其中jj是虛數單位。
由上式,我們可以推導出:
sin?=12j(ej??e?j?)sin??=12j(ej??e?j?)
cos?=12(ej?+e?j?)cos??=12(ej?+e?j?)
證明:
有許多方式可以證明歐拉公式,這里僅用泰勒級數進行證明,其他方式可以參考Wiki歐拉公式
在知乎上看到了Heinrich寫的一篇關于傅里葉變換的文章,讓我茅塞頓開,驚嘆數學的美麗和神奇,文章中介紹了復數的意義,我覺得講的很好,故記錄下來:
虛數i這個概念大家在高中就接觸過,但那時我們只知道它是-1的平方根,可是它真正的意義是什么呢?
這里有一條數軸,在數軸上有一個紅色的線段,它的長度是1。當它乘以3的時候,它的長度發生了變化,變成了藍色的線段,而當它乘以-1的時候,就變成了綠色的線段,或者說線段在數軸上圍繞原點旋轉了180度。
我們知道乘-1其實就是乘了兩次 i使線段旋轉了180度,那么乘一次 i 呢——答案很簡單——旋轉了90度。
我們就求同一坐標系A一點旋轉B角度到A'后A'的坐標是多少吧。先設A(x,y),當然也可以表示為rxexp(ja),r表示A到坐標原點O的距離,exp是以自然常數e為底的指數函數,a是角度,如下圖,x=rcos(a),y=rsin(a),只是這里引入了復數,跟原先的坐標系有區別。A'就表示為rxexp(j(a+B)),x'=rcos(a+B),y'=rsin(a+B)。怎么用x,y,B表示A'就不多說了。自己寫一下才會了解。
那么對于坐標系旋轉的類似問題,你是不是也理解了呢。
總結
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