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輸入計算

數學公式

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結果

極座標式
5 (cos θ + i·sin θ)
θ = 53.1301°
模長 (r) 5
角度(弧度) 0.927295
角度(度數) 53.130102

什麼是極座標式?

每個複數都有兩種表示方式。直角座標式(又稱卡氏式)寫成 a + bi,其中 a 是實部、b 是虛部。而極座標式則用「與原點的距離」和「方向」來描述同一個數:\( r(\cos\theta + i\cdot\sin\theta) \),常簡寫為 \( r\angle\theta \),也可以用複數指數形式 \( r\cdot e^{i\theta} \) 來表示。這個計算器能把任何直角座標式的複數轉換成極座標式,並同時給出模長 r 以及角度 θ(度數與弧度兩種)。

繪製在複平面上的複數,顯示直角座標和極座標
在複平面上表示的複數 a + bi,帶有模 r 和輻角 θ。

如何使用這個計算器

輸入複數的實部 a 與虛部 b,就能直接讀出結果。模長代表這個點離原點有多遠,角度則代表它相對於正實軸的方向。這兩種表示方式所描述的,其實是複數平面上完全相同的一個點。

公式解說

模長可用畢氏定理求得:\( r = \sqrt{a^{2} + b^{2}} \)。角度則使用雙參數反正切函數 \( \theta = \operatorname{atan2}(b, a) \),它會自動判斷正確的象限——這是單純的 \( \arctan(b/a) \) 做不到的,因為後者會遺失正負號資訊。計算結果落在 (−180°, 180°] 的範圍內。若要把弧度換算成度數,只需乘上 \( 180/\pi \)。

將實部、虛部、模和輻角聯繫起來的直角三角形
模 r 是斜邊,θ 是由 a 和 b 構成的直角三角形的角。

實例演算

以複數 3 + 4i 為例。模長為 $$r = \sqrt{3^{2} + 4^{2}} = \sqrt{9 + 16} = \sqrt{25} = 5.$$ 角度為 $$\theta = \operatorname{atan2}(4, 3) \approx 0.9273 \text{ 弧度} \approx 53.13°.$$ 因此 \( 3 + 4i = 5(\cos 53.13° + i\cdot\sin 53.13°) \)。

常見問題

為什麼要用 atan2 而不是 arctan?因為 atan2 會同時考量 ab 的正負號,所以能把角度放在正確的象限。舉例來說,−1 − i 若用單純的 arctan 計算就會被誤判。

角度的範圍是多少?角度會落在 −180° 到 +180° 之間(或 −π 到 π 弧度)。如果你習慣 0–360° 的表示法,只要再加上 360° 即可。

如果 a 和 b 都是 0 呢?此時 r = 0,角度則無定義(本計算器會回傳 0)。

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