Qual é o teorema de DeMoivre? + Exemplo

Qual é o teorema de DeMoivre? + Exemplo
Anonim

O Teorema de DeMoivre expande a fórmula de Euler:

# e ^ (ix) = cosx + isinx #

O Teorema de DeMoivre diz que:

  • # (e ^ (ix)) ^ n = (cosx + isinx) ^ n #
  • # (e ^ (ix)) ^ n = e ^ (i nx) #
  • # e ^ (i nx) = cos (nx) + isin (nx) #
  • #cos (nx) + isin (nx) - = (cosx + isinx) ^ n #

Exemplo:

#cos (2x) + isin (2x) - = (cosx + isinx) ^ 2 #

# (cosx + isinx) ^ 2 = cos ^ 2x + 2icosxsinx + i ^ 2sin ^ 2x #

Contudo, # i ^ 2 = -1 #

# (cosx + isinx) ^ 2 = cos ^ 2x + 2icosxsinx-sin ^ 2x #

Resolvendo para partes reais e imaginárias de # x #:

# cos ^ 2x-sin ^ 2x + i (2cosxsinx) #

Comparando à #cos (2x) + isin (2x) #

#cos (2x) = cos ^ 2x-sin ^ 2x #

#sin (2x) = 2sinxcosx #

Estas são as fórmulas de ângulo duplo para # cos # e #pecado#

Isso nos permite expandir #cos (nx) # ou #sin (nx) # em termos de poderes de # sinx # e # cosx #

O teorema de DeMoivre pode ser levado adiante:

Dado # z = cosx + isinx #

# z ^ n = cos (nx) + isin (nx) #

#z ^ (- n) = (cosx + isinx) ^ (- n) = 1 / (cos (nx) + isin (nx)) #

#z ^ (- n) = 1 / (cos (nx) + isin (nx)) xx (cos (nx) -isina (nx)) / (cos (nx) -isina (nx)) = (cos (nx)) -isin (nx)) / (cos ^ 2 (nx) + sin ^ 2 (nx)) = cos (nx) -isina (nx) #

# z ^ n + z ^ (- n) = 2cos (nx) #

# z ^ n-z ^ (- n) = 2isin (nx) #

Então, se você quisesse expressar # sin ^ nx # em termos de múltiplos ângulos de # sinx # e # cosx #:

# (2isinx) ^ n = (z-1 / z) ^ n #

Expandir e simplesmente, em seguida, insira valores para # z ^ n + z ^ (- n) # e # z ^ n-z ^ (- n) # onde necessário.

No entanto, se envolver # cos ^ nx #então você faria # (2cosx) ^ n = (z + 1 / z) ^ n # e siga os passos semelhantes.