Чтобы записать комплексное число ( Z = 1 - \sqrt{3}i ) в показательной форме, нужно сначала выразить его в форме ( Z = r \cdot e^{i\theta} ), где ( r ) — модуль комплексного числа, а ( \theta ) — его аргумент.
Шаг 1: Найти модуль ( r )
Модуль ( r ) комплексного числа ( Z = x + yi ) определяется как:
[ r = \sqrt{x^2 + y^2} ]
Для нашего числа ( Z = 1 - \sqrt{3}i ), ( x = 1 ) и ( y = -\sqrt{3} ). Подставляем эти значения:
[ r = \sqrt{1^2 + (-\sqrt{3})^2} = \sqrt{1 + 3} = \sqrt{4} = 2 ]
Шаг 2: Найти аргумент ( \theta )
Аргумент ( \theta ) определяется как угол, который комплексное число образует с положительным направлением действительной оси в комплексной плоскости. Аргумент вычисляется с использованием функции арктангенса:
[ \theta = \tan^{-1}\left(\frac{y}{x}\right) ]
Для нашего числа:
[ \theta = \tan^{-1}\left(\frac{-\sqrt{3}}{1}\right) = \tan^{-1}(-\sqrt{3}) ]
Значение ( \tan^{-1}(-\sqrt{3}) ) соответствует углу ( -\frac{\pi}{3} ) радиан или ( -60^\circ ) в стандартной позиции. Однако, поскольку мы обычно выражаем аргумент в положительном диапазоне от ( 0 ) до ( 2\pi ), мы добавим ( 2\pi ) к ( -\frac{\pi}{3} ):
[ \theta = 2\pi - \frac{\pi}{3} = \frac{6\pi}{3} - \frac{\pi}{3} = \frac{5\pi}{3} ]
Таким образом, ( \theta = \frac{5\pi}{3} ) радиан.
Шаг 3: Записать в показательной форме
Теперь, когда у нас есть ( r ) и ( \theta ), мы можем записать комплексное число в показательной форме:
[ Z = r \cdot e^{i\theta} = 2 \cdot e^{i\frac{5\pi}{3}} ]
Таким образом, комплексное число ( Z = 1 - \sqrt{3}i ) в показательной форме записывается как:
[ Z = 2 \cdot e^{i\frac{5\pi}{3}} ]