Voltooid!

(2√3 - 2i)^-2 Stelling van De Moivre en complexe getallen

Wiskunde
Natuurkunde
Techniek

Voortgang

6 stappen uitgevoerd!61,78 sec

Antwoord

Volg deze stappen om (232i)2(2\sqrt{3} - 2i)^{-2} op te lossen met behulp van de stelling van De Moivre en complexe getallen:

  1. Zet het complexe getal om in polaire vorm. Voor een complex getal z=x+yiz = x + yi wordt de polaire vorm gegeven door z=r(cosθ+isinθ)z = r(\cos \theta + i \sin \theta), waarbij:
    • r=x2+y2r = \sqrt{x^2 + y^2} (de modulus)
    • θ=tan1(yx)\theta = \tan^{-1}(\frac{y}{x}) (het argument)

In dit geval:

  • x=23x = 2\sqrt{3}
  • y=2y = -2

Bereken de modulus rr:

r=(23)2+(2)2=12+4=16=4r = \sqrt{(2\sqrt{3})^2 + (-2)^2} = \sqrt{12 + 4} = \sqrt{16} = 4

Bereken nu het argument θ\theta:

θ=tan1(223)=tan1(13)=π6\theta = \tan^{-1}\left(\frac{-2}{2\sqrt{3}}\right) = \tan^{-1}\left(-\frac{1}{\sqrt{3}}\right) = -\frac{\pi}{6}

Daarom, in polaire vorm:

232i=4(cos(π6)+isin(π6))2\sqrt{3} - 2i = 4\left(\cos\left(-\frac{\pi}{6}\right) + i\sin\left(-\frac{\pi}{6}\right)\right)
  1. Gebruik de stelling van De Moivre. Volgens de stelling van De Moivre: (r(cosθ+isinθ))n=rn(cos(nθ)+isin(nθ))(r (\cos \theta + i \sin \theta))^n = r^n (\cos(n\theta) + i \sin(n\theta))

We moeten (232i)2(2\sqrt{3} - 2i)^{-2} vinden:

(232i)2=(4(cos(π6)+isin(π6)))2(2\sqrt{3} - 2i)^{-2} = (4(\cos(-\frac{\pi}{6}) + i \sin(-\frac{\pi}{6})))^{-2}

Dit vereenvoudigt het:

42(cos(π62)+isin(π62))=116(cos(π3)+isin(π3))4^{-2} \left(\cos(-\frac{\pi}{6} \cdot -2) + i \sin(-\frac{\pi}{6} \cdot -2)\right) = \frac{1}{16} \left(\cos\left(\frac{\pi}{3}\right) + i \sin\left(\frac{\pi}{3}\right)\right)
  1. Bereken de goniometrische waarden: cos(π3)=12,sin(π3)=32\cos\left(\frac{\pi}{3}\right) = \frac{1}{2}, \quad \sin\left(\frac{\pi}{3}\right) = \frac{\sqrt{3}}{2}

Dus:

(232i)2=116(12+i32)=132+i332(2\sqrt{3} - 2i)^{-2} = \frac{1}{16} \left(\frac{1}{2} + i \frac{\sqrt{3}}{2}\right) = \frac{1}{32} + i \frac{\sqrt{3}}{32}
  1. Eindresultaat: (232i)2=132+i332(2\sqrt{3} - 2i)^{-2} = \frac{1}{32} + i \frac{\sqrt{3}}{32}

Dit is het resultaat in rechthoekige vorm na toepassing van de stelling van De Moivre op het complexe getal.