一、如何證明公式e^(ix)=cosx+isinx?
我們先設f(x)=cosx+isinx,
然後通過複數運算法則知:
f(x)f(y)
=(cosx+isinx)(cosy+isiny)
=(cosxcosy-sinxsiny)+i(sinxcosy+cosxsiny)
=cos(x+y)+isin(x+y)
=f(x+y)
即f(x)f(y)=f(x+y)
又∵f(0)=1,f'(0)=i,
∴f(x+△x)-f(x)
=f(x)f(△x)-f(x)
=f(x)(f(△x)-f(0))
兩邊除以△x并取△x→0的極限得:
f'(x)=f(x)f'(0)
f'(x)=if(x)
f'(x)/f(x)=i
兩邊取區間(0,x)上的定積分,運算可得:
Lnf(x)=ix,
∴f(x)=e^(ix),
即e^(ix)=cosx+isinx公式成立。
二、上述結論可直接推出三角形函數的另一種表達式
∵e^(ix)=cosx+isinx
∴e^(-ix)=cosx-isinx
兩式加減可解出sinx,cosx:
sinx=(e^(ix)-e^(-ix))/(2i),
cosx=(e^(ix)+e^(-ix))/2。
附圖:
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