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输入计算

数学公式

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结果

极坐标形式
5 (cosθ + i·sinθ)
θ = 53.1301°
模长 (r) 5
幅角(弧度) 0.927295
幅角(角度) 53.130102°
直角坐标形式 3 + 4i

什么是极坐标形式计算器?

这个工具可以把以直角坐标(笛卡尔)形式书写的复数 a + bi 转换为极坐标形式。极坐标形式用复数到原点的距离(模长 \(r\))以及它与正实轴所成的夹角(幅角 \(\theta\))来表示同一个复数,写作 \(r(\cos\theta + i\cdot\sin\theta)\),也可简写为 \(r\angle\theta\)。

如何使用

输入复数的实部 a 和虚部 b,即可读出对应的模长和幅角。幅角同时以弧度和角度两种单位给出,方便你根据题目需要选用。

公式详解

模长直接来自勾股定理:\(r = \sqrt{a^2 + b^2}\),即以 \(a\) 和 \(b\) 为两条直角边的直角三角形的斜边。幅角则使用双参数反正切函数 \(\theta = \operatorname{atan2}(b, a)\)。它会同时考虑 \(a\) 和 \(b\) 的正负号,从而在完整区间 \((-\pi, \pi]\) 内返回正确的角度,避免了普通 \(\arctan(b/a)\) 难以判断象限的问题。

$$z = r\,(\cos\theta + i\sin\theta) \qquad \begin{aligned} r &= \sqrt{\text{Re}^{2} + \text{Im}^{2}} \\ \theta &= \operatorname{atan2}\!\left(\text{Im},\, \text{Re}\right) \end{aligned}$$
复平面上的复数,显示实轴和虚轴、点 a+bi、模 r 和角 theta
复数 a + bi 在复平面上表示为一个点,其模为 r,辐角为 θ。

实例演算

以复数 3 + 4i 为例。模长为 $$r = \sqrt{3^2 + 4^2} = \sqrt{25} = 5$$ 幅角为 $$\theta = \operatorname{atan2}(4, 3) \approx 0.9273 \text{ 弧度} \approx 53.13°$$ 因此 \(3 + 4i = 5(\cos 53.13° + i\cdot\sin 53.13°)\)。

由实部 a、虚部 b 和斜边 r 构成的直角三角形,说明模的公式
模 r 是直角边为 a 和 b 的直角三角形的斜边。

常见问题

为什么用 atan2 而不用 arctan?普通 arctan 会丢失符号信息,无法判断点落在哪个象限。而 \(\operatorname{atan2}(b, a)\) 同时利用两个输入值,能返回真实的幅角。

幅角的取值范围是多少?弧度形式的幅角位于 \((-\pi, \pi]\),对应角度区间 \((-180°, 180°]\)。如果你想用正角表示,可加上 360°(或 \(2\pi\))。

如果 a 和 b 都为零怎么办?此时模长为 0,幅角无定义(按惯例返回 0)。

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