题目
cos 5i 的值为().A. (e^5i + e^-5i)/(2)B. (e^5i + e^-5i)/(2i)C. (e^5 + e^-5)/(2)D. (e^5 + e^-5)/(2i)
$\cos 5i$ 的值为().
A. $\frac{e^{5i} + e^{-5i}}{2}$
B. $\frac{e^{5i} + e^{-5i}}{2i}$
C. $\frac{e^5 + e^{-5}}{2}$
D. $\frac{e^5 + e^{-5}}{2i}$
题目解答
答案
C. $\frac{e^5 + e^{-5}}{2}$
解析
考查要点:本题主要考查复数余弦函数的定义及其表达式,需要学生掌握欧拉公式在复变函数中的应用,并能正确代入复数变量进行计算。
解题核心思路:
利用复数余弦函数的定义式 $\cos z = \frac{e^{iz} + e^{-iz}}{2}$,将 $z = 5i$ 代入公式,通过指数运算化简表达式,最终与选项对比得出答案。
破题关键点:
- 正确代入复数变量:将 $z = 5i$ 代入公式时,需注意 $i \cdot 5i$ 和 $-i \cdot 5i$ 的计算。
- 化简指数项:利用 $i^2 = -1$ 化简指数部分,得到实数结果。
- 识别双曲余弦关系:理解 $\cos(ix) = \cosh(x)$ 的关系可快速验证答案。
步骤1:代入复数余弦公式
根据复数余弦定义:
$\cos(5i) = \frac{e^{i \cdot 5i} + e^{-i \cdot 5i}}{2}$
步骤2:计算指数部分
- $i \cdot 5i = 5i^2 = 5(-1) = -5$
- $-i \cdot 5i = -5i^2 = -5(-1) = 5$
代入后得:
$\cos(5i) = \frac{e^{-5} + e^{5}}{2} = \frac{e^5 + e^{-5}}{2}$
步骤3:对比选项
- 选项C $\frac{e^5 + e^{-5}}{2}$ 与计算结果完全一致。
- 其他选项错误原因:
- A:对应 $\cos(5)$,而非 $\cos(5i)$。
- B/D:分母含 $i$,不符合化简结果。
步骤4:关联双曲余弦函数
进一步可知 $\cos(ix) = \cosh(x)$,因此 $\cos(5i) = \cosh(5) = \frac{e^5 + e^{-5}}{2}$,再次验证选项C正确。