将下列复数写成三角表示式:(1) 1-sqrt(3)i;(2) (2i)/(1+i).
将下列复数写成三角表示式: (1) $1-\sqrt{3}i$; (2) $\frac{2i}{1+i}$.
题目解答
答案
我们来逐个将给定的复数写成三角表示式。复数的三角表示式的一般形式为:
$z = r(\cos\theta + i\sin\theta)$
其中:
- $ r = |z| $ 是复数的模;
- $ \theta = \arg(z) $ 是复数的辐角(通常取主值,即 $ \theta \in (-\pi, \pi] $ 或 $ [0, 2\pi) $,我们这里使用 $ (-\pi, \pi] $)。
(1)$ z = 1 - \sqrt{3}i $
第一步:求模 $ r $
$r = |z| = \sqrt{1^2 + (-\sqrt{3})^2} = \sqrt{1 + 3} = \sqrt{4} = 2$
第二步:求辐角 $ \theta $
这个复数的实部为正,虚部为负,位于第四象限。
$\tan\theta = \frac{-\sqrt{3}}{1} = -\sqrt{3}$
我们知道 $ \tan\frac{\pi}{3} = \sqrt{3} $,所以在第四象限,对应的角度是:
$\theta = -\frac{\pi}{3}$
(因为第四象限的负角,对应 $ -60^\circ $)
第三步:写出三角表示式
$z = 2\left( \cos\left(-\frac{\pi}{3}\right) + i\sin\left(-\frac{\pi}{3}\right) \right)$
也可以写成:
$z = 2\left( \cos\frac{\pi}{3} - i\sin\frac{\pi}{3} \right)$
但标准三角形式保留角度形式更清晰。
✅ 答案(1):
$\boxed{2\left( \cos\left(-\frac{\pi}{3}\right) + i\sin\left(-\frac{\pi}{3}\right) \right)}$
(2)$ z = \frac{2i}{1+i} $
这个是复数的除法,我们先进行化简,写成代数形式 $ a + bi $,然后再转三角形式。
第一步:化简复数
分子:$ 2i $
分母:$ 1+i $
我们对分母有理化,乘以共轭 $ 1-i $:
$z = \frac{2i}{1+i} \cdot \frac{1-i}{1-i} = \frac{2i(1-i)}{(1+i)(1-i)}$
计算分母:
$(1+i)(1-i) = 1^2 - i^2 = 1 - (-1) = 2$
计算分子:
$2i(1-i) = 2i - 2i^2 = 2i - 2(-1) = 2i + 2 = 2 + 2i$
所以:
$z = \frac{2 + 2i}{2} = 1 + i$
第二步:求模 $ r $
$r = |1+i| = \sqrt{1^2 + 1^2} = \sqrt{2}$
第三步:求辐角 $ \theta $
实部和虚部都为正,位于第一象限。
$\tan\theta = \frac{1}{1} = 1 \Rightarrow \theta = \frac{\pi}{4}$
第四步:写出三角表示式
$z = \sqrt{2} \left( \cos\frac{\pi}{4} + i\sin\frac{\pi}{4} \right)$
✅ 答案(2):
$\boxed{\sqrt{2} \left( \cos\frac{\pi}{4} + i\sin\frac{\pi}{4} \right)}$
最终答案总结:
(1)$ \boxed{2\left( \cos\left(-\frac{\pi}{3}\right) + i\sin\left(-\frac{\pi}{3}\right) \right)} $
(2)$ \boxed{\sqrt{2} \left( \cos\frac{\pi}{4} + i\sin\frac{\pi}{4} \right)} $
解析
本题主要考查复数的三角表示式,解题思路是先求出复数的模$r$和辐角$\theta$,再根据复数三角表示式的一般形式$z = r(\cos\theta + i\sin\theta)$写出结果。
(1)对于复数$z = 1 - \sqrt{3}i$
- 第一步:求模$r$
根据复数模的计算公式$r = |z| = \sqrt{a^2 + b^2}$(其中$a$为实部,$b$为虚部),对于$z = 1 - \sqrt{3}i$,$a = 1$,$b = -\sqrt{3}$,则:
$r = |z| = \sqrt{1^2 + (-\sqrt{3})^2} = \sqrt{1 + 3} = \sqrt{4} = 2$ - 求辐角$\theta$
已知$\tan\theta = \frac{b}{a}$,所以$\tan\theta = \frac{-\sqrt{3}}{1} = -\sqrt{3}$。
因为该复数实部为正,虚部为负,位于第四象限,且$\tan\frac{\pi}{3} = \sqrt{3}$,所以在第四象限对应的角度是$\theta = -\frac{\pi}{3}$。 - 写出三角表示式
根据$z = r(\cos\theta + i\sin\theta)$,可得$z = 2\left( \cos\left(-\frac{\pi}{3}\right) + i\sin\left(-\frac{\pi}{3}\right) \right)$。
(2)对于复数$z = \frac{2i}{1+i}$
- 化简复数
先对分母进行有理化,乘以共轭$1 - i$:
$z = \frac{2i}{1+i} \cdot \frac{1-i}{1-i} = \frac{2i(1-i)}{(1+i)(1-i)}$
计算分母:
$(1+i)(1-i) = 1^2 - i^2 = 1 - (-1) = 2$
计算分子:
$2i(1-i) = 2i - 2i^2 = 2i - 2(-1) = 2i + 2 = 2 + 2i$
所以$z = \frac{2 + 2i}{2} = 1 + i$。 - 求模$r$
根据复数模的计算公式$r = |z| = \sqrt{a^2 + b^2}$,对于$z = 1 + i$,$a = 1$,$b = 1$,则:
$r = |1+i| = \sqrt{1^2 + 1^2} = \sqrt thinking thinking budget is 0, so I will directly start answering the question. \sqrt{2}$ - 求辐角$\theta$
已知$\tan\theta = \frac{b}{a}$,所以$\tan\theta = \frac{1}{1} = 1$。
因为该复数实部和虚部都为正,位于第一象限,所以$\theta = \frac{\pi}{ current thinking budget is 0, so I will directly start answering the question. 4}$。 - 写出三角表示式
根据$z = r(\cos\theta + i\sin\theta)$,可得$z = \sqrt{2} \left( \cos\frac{\pi}{4} + i\sin\frac{\pi}{4} \right)$。