Sitat av DumDiDum
Steget jeg ikke klarer intuitivt er hvilke egenskaper i har som gjør at selv om:
E opphøyd i X åpenbart er strengt voksende
så blir plutselig:
E opphøyd i iX syklisk
Kanskje dette hjelper litt. Og beklager om jeg tar det altfor grunnleggende, men det er vanskelig å vite hvor komfortabel du allerede er med komplekse tall.
Et vilkårlig komplekst tall
z=a+i
b har realdelen
a og imaginærdelen
b. Man kan velge å se for seg dette tallet som en vektor i et plan med en reell akse og en imaginær akse, slik:
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/aa/Complex_number_illustration.png
Man kan dermed snakke om absoluttverdien og argumentet til tallet
z, hvor absoluttverdien, også kalt modulus, enkelt og greit er lengden på vektoren, mens argumentet er vinkelen mot den reelle aksen. Vanlig notasjon er |
z| og arg(
z) for hhv absoluttverdi og argument. For enkelhets skyld kaller vi argumentet for φ heretter. Man ser da gjennom en trigonometrisk betraktning at realdelen av
z kan skrives som |
z|·cos(φ), og imaginærdelen som |
z|·sin(φ). Og siden
z=Re(
z)+i·Im(
z), hvor Re( ) angir realdel og Im( ) angir imaginærdel, kan man også skrive dette som
z=|
z|·cos(φ)+|
z|·i·sin(φ)=|
z|·(cos(φ)+i·sin(φ)).
Vi kan også lett se at hvis vi definerer
z*=a-i
b – det som kalles den
kompleks konjugerte til
z – så må de ha lik absoluttverdi, ettersom vektorene tydelig er like lange. Altså |
z|=|
z*|. Det betyr også at |
z|
2=
z·
z* – en ganske kjent læresetning innen komplekse tall.
Nå som vi har fastslått dette, kan vi se på hva absoluttverdien til e
ix er:
|e
ix|
2=e
ix·e
-ix=e
i(x-x)=e
0=1
Amplituden til e
ix er altså alltid lik 1.
For å finne et komplekst talls argument kan man benytte forholdet φ=atan(Im(
z)/Re(
z)), men dette hjelper ikke oss så mye når vi ikke kan finne realdel og imaginærdel via Eulers likning (eller, klart vi
kan, men poenget er jo å vise dette uten Eulers likning). Derfor kan vi gå via komplekse logaritmer og heller ty til forholdet φ=-i·ln(
z/|
z|), som også gjelder for alle komplekse tall. Setter man inn verdier får man φ=-i·ln(e
ix)=-i·i·x=x.
Med andre ord vil e
ix være en roterende vektor i det komplekse planet med konstant lengde lik 1. Og, går man litt tilbake i likningene ser vi at Re(
z)=|
z|·cos(φ), noe som vil si at Re(e
ix)=cos(φ). Tilsvarende er Im(
z)=|
z|·i·sin(φ), og dermed Im(e
ix)=i·sin(φ). Til slutt setter vi sammen
z=Re(
z)+Im(
z) og får e
ix=cos(φ)+i·sin(φ).
En slik roterende vektor kalles en "phasor", og du kan se hvordan cosinus- og sinus-funksjonene kommer som projeksjoner på den reelle og den imaginære aksen av denne rotasjonen her:
http://en.wikipedia.org/wiki/File:Unfasor.gif
(Kan man komme spesielt mye lenger off topic, egentlig?)
Sist endret av Provo; 18. april 2011 kl. 19:38.