Apa itu Eksponensial kompleks berargumen imajiner?
Dikenal juga sebagai: argumen
Definisi 3.5Matematika Universitas — Tahun 1 · Bab 3 — Bilangan Kompleks
Untuk θ∈R kita definisikan
eiθ=cosθ+isinθ.
Setiap z=0 dapat ditulis z=reiθ dengan r=∣z∣>0; di sini θ disebut argumen dari z, yang tertentu sampai penambahan kelipatan 2π. Nilai yang berada di (−π,π] disebut argumen utama, ditulis argz.
Contoh
Contoh 3.6(Nilai pertama, dan satu kesamaan termasyhur)
Membaca definisi itu pada sudut-sudut istimewa:
eiπ/2=i,eiπ=−1,e2iπ=1,eiπ/4=22(1+i).
Yang kedua, ditata ulang menjadi eiπ+1=0, adalah kesamaan Euler yang termasyhur, yang merangkai e, i, π, 1 dan 0; pada tahap buku ini ia lebih merupakan definisi yang diurai daripada sebuah teorema, dan isi sesungguhnya — mengapa fungsi eksponensial analitik pada Bab 4, yang diperluas ke argumen imajiner, pantas menyandang nama yang sama — diselesaikan oleh deret pangkat pada Bab 17. Sementara itu tampilan di atas layak dihafalkan sebagai tabel konversi: ia dipakai diam-diam setiap kali sebuah argumen dibaca dari gambar.
Contoh 3.9(Menjabarkan cos3θ dengan de Moivre)
Tulis c=cosθ, s=sinθ. De Moivre dan teorema binomial memberikan
cos3θ+isin3θ=(c+is)3=c3−3cs2+i(3c2s−s3),
lalu dengan menyamakan bagian realnya, dan mensubstitusikan s2=1−c2:
cos3θ=c3−3c(1−c2)=4cos3θ−3cosθ.
Bagian imajinernya memberikan sin3θ=3sinθ−4sin3θ cuma-cuma: satu kesamaan kompleks selalu membawa dua kesamaan real. Dibaca terbalik, kesamaan itu adalah kunci klasik bagi pembagian sudut menjadi tiga: mengonstruksi cos(θ/3) dari cosθ berarti menyelesaikan persamaan kubik 4x3−3x=cosθ, dan di situlah aljabar Bab 8 mengambil alih.
Contoh 3.13(Sebuah jumlah trigonometri binomial)
Untuk n∈N dan θ∈R, hitunglah S=∑k=0n(kn)coskθ. Kenali ia sebagai bagian real sebuah penjabaran binomial:
S=ℜk=0∑n(kn)(eiθ)k=ℜ(1+eiθ)n,
lalu faktorkan setengah sudutnya (Metode 3.11 (4)): 1+eiθ=2cos2θeiθ/2, sehingga
S=ℜ(2ncosn2θeinθ/2)=2ncosn2θcos2nθ.
Bagian imajinernya memberikan ∑k(kn)sinkθ=2ncosn2θsin2nθ cuma-cuma. Pemeriksaan kewajaran: θ=0 memulihkan ∑(kn)=2n, sedangkan θ=π memberikan S=0 untuk n≥1 (setiap faktor cos2π lenyap), yakni jumlah baris berselang-seling pada Contoh 2.17. Metodenya — “lihatlah jumlah kosinus itu sebagai bayangan sebuah pangkat kompleks, lalu faktorkan setengah sudutnya” — persis metode Latihan 3.6, dengan teorema binomial menggantikan deret geometri.