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輸入計算

數學公式

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結果

主根(k = 0)
1 +0 i
2 root(s) total
模數 |z| 1
輻角 θ
方根模數 rⁿ 1
k 方根(a + b i) 角度
0 1 + 0 i
1 -1 + 0 i 180°

什麼是複數開根號計算機?

任何一個非零複數 \(z = a + bi\),都恰好擁有 n 個相異的 n 次方根,而這個計算機能幫你一次找出全部。它會先把 \(z\) 轉換成極式(模數 \(r\) 與輻角 \(\theta\)),再套用棣莫弗定理(De Moivre's theorem),將每個根以直角座標的 \(a + bi\) 形式列出,並附上對應的角度。這些根會均勻分佈在複數平面上半徑為 \(r^{1/n}\) 的圓周上,彼此相隔 \(360°/n\)。

如何使用

輸入複數的實部(\(a\))與虛部(\(b\)),再選擇要開的次方數 \(n\)(例如 2 代表平方根、3 代表立方根)。計算機會回傳模數 \(|z|\)、以度數表示的輻角 \(\theta\)、方根模數 \(r^{1/n}\),以及完整列出全部 \(n\) 個根的表格。主根(\(k = 0\))會標示在最上方。

公式說明

首先把 \(z\) 寫成極式:\(r = \sqrt{a^2 + b^2}\),\(\theta = \operatorname{atan2}(b, a)\)。接著 \(n\) 次方根為:

$$w_k = \sqrt[n]{r}\left[\cos\!\left(\frac{\theta + 2\pi k}{n}\right) + i\sin\!\left(\frac{\theta + 2\pi k}{n}\right)\right],\quad k = 0, 1, \dots, n-1$$

每個根都具有相同的模數 \(r^{1/n}\),唯一改變的只有角度——每往下一個根,角度就增加 \(2\pi/n\)。

複數的五個 n 次方根均勻分佈在圓上
n 個根位於半徑為 r^(1/n) 的圓上,彼此相隔 2π/n 均勻分佈。
在複平面上以模 r 與輻角 theta 表示的複數 z
複數 z = a + bi 在複平面上以其模 r 與輻角 θ 表示。

範例演練

求 \(z = -1\)(\(a = -1\),\(b = 0\),\(n = 2\))的平方根。此時 \(r = 1\),\(\theta = 180°\),方根模數為 \(1^{1/2} = 1\)。兩個角度分別是 \(180°/2 = 90°\) 與 \((180° + 360°)/2 = 270°\)。因此兩個根為 \(\cos 90° + i\sin 90° = \) i,以及 \(\cos 270° + i\sin 270° = \) −i。這正是 \(-1\) 的兩個平方根。

常見問題

為什麼會有 n 個根? 因為在輻角上加上任意 \(2\pi\) 的整數倍都會得到同一個複數,再除以 \(n\) 後,便能在角度重複之前產生 \(n\) 個相異的角度。

那 z = 0 呢? 零只有一個根,就是 0;計算機會回傳 \(0 + 0i\)。

角度是用度數還是弧度? 為了方便閱讀,結果以度數顯示;但底層運算使用的是弧度。

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