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輸入計算

數學公式

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結果

三角式
5(cos 53.13° + i·sin 53.13°)
z = a + bi → r(cosθ + i sinθ)
模長 r 5
輻角 θ(角度) 53.130102°
輻角 θ(弧度) 0.927295

什麼是三角式?

任何複數 \(z = a + bi\) 都可以改寫成三角式(又稱極式)\(z = r(\cos\theta + i\sin\theta)\)。其中 \(r\) 是模長,代表該點到原點的距離;\(\theta\) 則是輻角,也就是從正實軸量起的角度。這個計算器能把任何以直角座標表示的複數 \(a + bi\) 轉換成三角式,並同時以角度與弧度兩種方式列出 \(\theta\)。

複數在複數平面上以點和向量表示,顯示模數 r 和輻角 θ
在複數平面上以模數 r 和輻角 θ 表示的複數 a + bi。

使用方式

輸入複數的實部 \(a\) 與虛部 \(b\),即可讀出模長 \(r\) 與輻角 \(\theta\)。計算器採用 atan2 函式,會自動把角度放到正確的象限,完全不必再手動調整正負號。

公式說明

模長由畢氏定理而來:\(r = \sqrt{a^2 + b^2}\)。輻角為 \(\theta = \operatorname{atan2}(b, a)\),回傳向量 \((a, b)\) 的角度。將 \(r\cdot\cos\theta\) 展開可還原出 \(a\),\(r\cdot\sin\theta\) 則還原出 \(b\),由此驗證三角式與原本的複數完全等價。

$$z = r\left(\cos\theta + i\sin\theta\right)$$$$\text{where}\quad \left\{ \begin{aligned} r &= \sqrt{\text{Real }(a)^{2} + \text{Imag }(b)^{2}} \\ \theta &= \operatorname{atan2}\!\left(\text{Imag }(b),\ \text{Real }(a)\right) \end{aligned} \right.$$
由實部 a、虛部 b 和斜邊 r 構成的直角三角形,展示模數與輻角公式
聯繫 a、b、模數 r 和角 θ 的直角三角形。

範例演算

以 \(z = 3 + 4i\) 為例。模長為 $$r = \sqrt{3^2 + 4^2} = \sqrt{25} = 5.$$輻角為 $$\theta = \operatorname{atan2}(4, 3) \approx 0.9273 \text{ 弧度} \approx 53.13^\circ.$$因此 \(z = 5(\cos 53.13^\circ + i\sin 53.13^\circ)\)。

常見問題

用角度還是弧度才對?兩者描述的是同一個角度,依題目需求選用即可。在微積分與尤拉公式中,習慣使用弧度。

如果 a 和 b 都是 0 呢?此時 \(z = 0\),模長為 0,輻角則無定義(一般約定取 0)。

這和指數式有什麼關係?根據尤拉公式,\(r(\cos\theta + i\sin\theta) = r\cdot e^{i\theta}\),所以同樣的 \(r\) 與 \(\theta\) 也能直接寫成指數式。

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