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複數極式轉換計算機(附絕對值、輻角與象限修正的過程和複數平面圖)

請選擇轉換的方向並輸入數值。「直角坐標形式 → 極式」輸入實部 a 和虛部 b,「極式 → 直角坐標形式」輸入絕對值 r 和輻角 θ(也要選擇單位)。

數值請以半形輸入,可以使用小數、負數和 3/4 這樣的分數。直角坐標形式的實部、虛部空白時當作 0。
計算結果與圖形
在左邊的輸入欄輸入數值,按下「計算」,結果和複數平面圖就會顯示在這裡。

這個頁面可以做什麼

  • 能立即把複數 \(z = a + bi\)(直角坐標形式)化成用絕對值 \(r\) 和輻角 \(\theta\) 表示的極式 \(r(\cos\theta + i\sin\theta)\)。絕對值會像 \(\sqrt{8} = 2\sqrt{2}\) 這樣以化簡根號後的精確值表示,輻角若是特殊角,會以 π 的分數的精確值回答
  • 輻角 \(\theta\) 以台灣課本的主輻角範圍 \(0 \le \theta < 2\pi\) 為主,也同時列出 \(-\pi < \theta \le \pi\) 範圍的值(不管哪一種寫法都能對答案)
  • 也能反過來轉換(極式 → 直角坐標形式)。輸入絕對值 \(r\) 和輻角 \(\theta\)(度、π 的分數或弧度的小數),就會以 \(1 + \sqrt{3}i\) 這樣的精確值顯示 \(a + bi\)
  • 可以用計算過程一步一步確認由 \(\tan\theta = \dfrac{b}{a}\) 和點所在的象限求出輻角的「象限修正」
  • 結果也能用複數平面的圖確認,絕對值 \(r\)(與原點的距離)和輻角 \(\theta\)(從實軸轉過的角)在圖上的位置一目了然
適用於高三數學甲學到的複數平面與極式。實部、虛部可以輸入分數、小數(有理數),不能直接輸入 √3 這樣的無理數。因此輻角會是 π 的分數的精確值的,只有點在坐標軸上和 45° 系列的角(30°、60° 系列的角 tanθ 會是 1/√3 這樣的無理數,不會由有理數的實部、虛部得到)。另外,反方向的「極式 → 直角坐標形式」,30°、45° 的倍數的特殊角全都能以精確值計算。

這個計算有什麼用?

交流電路的計算(電機、電子工程)

家裡插座的交流電,電壓和電流像波一樣振動,帶有「波的大小」和「波的時間錯開(相位)」兩項資訊。電學的標準做法,是用 1 個複數表示這兩項(絕對值=波的大小、輻角=相位),直接用極式做乘除來計算電路。
從發電廠到家庭的輸電網設計,到手機充電器裡的電路設計,都靠這種「絕對值與輻角」的計算支撐。這也是電機技師考試會出現、實務上最常用到的複數用途。

聲音與電波的分析(傅立葉轉換、訊號處理)

用電腦處理聲音或電波時,會用一種叫傅立葉轉換的計算,分解成「含有多少各種高低的波」。結果是一串複數,每個成分的絕對值表示該波的強度(振幅),輻角表示波的錯開(相位)。
音樂 App 的等化器、耳機的主動降噪、語音辨識等,許多處理聲音和電波的技術,都以這種「用絕對值和輻角解讀複數」的想法為基礎。

圖形旋轉的計算(遊戲、電腦繪圖)

極式的乘法「絕對值相乘、輻角相加」,從圖形來看就是「縮放與旋轉」。例如乘上 \(i\)(絕對值 1、輻角 90°),點就會繞原點剛好旋轉 90°。2D 遊戲中轉動角色或子彈方向的計算,可以用和複數乘法相同的原理來寫。
3D 電腦繪圖和機器人控制使用的四元數,也是把這種「用複數表示旋轉」的想法推廣到三維空間。

雷達與聲納的「距離與方位」(航空、船舶)

機場的雷達和船上的聲納,是用「離自己的距離」和「在哪個方位」這一組資訊掌握目標的位置。這正是用 \(r\) 和 \(\theta\) 表示點的極式(極坐標)的想法,在它和顯示在螢幕上的位置(縱橫坐標)之間,進行的就是和這個頁面相同的轉換計算。
凡是用「距離與方向」掌握位置比較自然的場合,和直角坐標之間的轉換隨時都會登場。

公式與圖形

極式(複數的另一種表示法)
圖
數學寫法 (一般的數學式)
\(z\) \(=\) \(r\) \(\left(\cos\theta + i\sin\theta\right)\)
文字寫法 (把符號換成文字的公式)
③ 複數 \(z\) \(=\) ① 絕對值 \(r\)(與原點的距離) ② 表示輻角 \(\theta\) 方向的部分
用文字讀公式
① 與原點距離的 絕對值 \(r\) 乘以
② 表示輻角 \(\theta\) 方向的部分 \(\cos\theta + i\sin\theta\) ,就是
③ 複數 \(z\) 。
簡單範例
把 \(z = 1 + \sqrt{3}i\) 化成極式(絕對值 \(r = 2\),輻角 \(\theta = \dfrac{\pi}{3}\)(60°))
複數 \(1 + \sqrt{3}i\) \(=\) 絕對值 \(2\) \(\cos\dfrac{\pi}{3} + i\sin\dfrac{\pi}{3}\)
\(r = \sqrt{1^{2} + \left(\sqrt{3}\right)^{2}} = \sqrt{4} = 2\)
\(1 + \sqrt{3}i = 2\left(\cos\dfrac{\pi}{3} + i\sin\dfrac{\pi}{3}\right)\)
思考重點
同一個複數有兩種表示法。讀成「橫向走 \(a\)、縱向走 \(b\) 的點」的是直角坐標形式 \(a + bi\);讀成「離原點距離 \(r\)、在從實軸轉 \(\theta\) 角的方向上的點」的是極式。用指路來比喻,直角坐標形式是「往東 1、往北 √3」,極式則是「從正東方向往北轉 60°,再走 2」這樣的指定方式。 加減法用直角坐標形式比較輕鬆,乘除法和乘方用極式比較輕鬆(原因會在下面「極式的乘法」的公式說明)。
絕對值 \(r\)(與原點的距離)
數學寫法 (一般的數學式)
文字寫法 (把符號換成文字的公式)
\(r\) \(=\) \(\sqrt{a^{2} + b^{2}}\)
② 絕對值 \(r\) \(=\) ① 實部 \(a\) 與虛部 \(b\) 的平方和的平方根
用文字讀公式
① 實部 \(a\) 的平方加虛部 \(b\) 的平方,再開平方根 \(\sqrt{a^2 + b^2}\) 就是
② 絕對值 \(r\) 。
簡單範例
\(z = 3 + 4i\) 的絕對值是
絕對值 \(r\) \(=\) \(\sqrt{3^2 + 4^2}\)
\(r = \sqrt{3^{2} + 4^{2}} = \sqrt{25} = 5\)
思考重點
這就是國中學的畢氏定理。在複數平面上,點 \(z = a + bi\) 位於「橫 \(a\)、縱 \(b\)」的位置,所以連接原點、點 \((a,\ 0)\) 和點 \(z\) 會形成直角三角形,從原點到 \(z\) 的距離(斜邊)就是 \(\sqrt{a^2 + b^2}\)。 答案的根號習慣寫成像 \(\sqrt{8} = 2\sqrt{2}\) 這樣把平方因數提出來的最簡根式(這個計算機也以最簡根式顯示)。
輻角 \(\theta\)(由 tanθ 和象限求出)
數學寫法 (一般的數學式)
文字寫法 (把符號換成文字的公式)
\(\tan\theta\) \(=\) \(\dfrac{b}{a}\)
② 輻角 \(\theta\) 的正切 \(=\) ① 虛部 \(b\) 除以實部 \(a\)
用文字讀公式
① 虛部 \(b\) 除以實部 \(a\) 就是
② 輻角 \(\theta\) 的正切 \(\tan\theta\) (但是只靠這個式子無法決定唯一的 \(\theta\),要看點 \(z\) 在哪個象限來決定)
簡單範例
\(z = -1 + i\) 的輻角(實部為負、虛部為正,所以點在第二象限)
正切 \(\tan\theta\) \(=\) \(\dfrac{1}{-1} = -1\)
\(\tan\theta = \dfrac{1}{-1} = -1\)
\(\theta = \dfrac{3}{4}\pi \quad \left(a < 0,\ b > 0\right)\)
思考重點
在 \(0 \le \theta < 2\pi\) 的範圍內,滿足 \(\tan\theta = -1\) 的角有 \(\dfrac{3}{4}\pi\)(135°)和 \(\dfrac{7}{4}\pi\)(315°)兩個。哪一個才對,要看點 \(z\) 所在的象限決定。\(z = -1 + i\) 的實部為負、虛部為正,在第二象限(左上),所以選 \(\theta = \dfrac{3}{4}\pi\)。這就是象限修正。 計算機或試算表的 \(\arctan\)(正切的反運算)只會傳回 \(-\dfrac{\pi}{2}\) 到 \(\dfrac{\pi}{2}\) 之間的角,所以第二、第三象限的點直接用它算不出輻角。要把用 \(\arctan\) 求出的銳角,依象限加上 \(\pi\) 等來修正(這個計算機會在計算過程中顯示這個修正)。
極式的乘法(絕對值相乘、輻角相加)
數學寫法 (一般的數學式)
\(z_{1} z_{2}\) \(=\) \(r_{1} r_{2}\) \(\left\{\cos\left(\theta_{1} + \theta_{2}\right) + i\sin\left(\theta_{1} + \theta_{2}\right)\right\}\)
文字寫法 (把符號換成文字的公式)
③ 兩個複數的積 \(=\) ① 絕對值的積 ② 表示輻角和的方向的部分
用文字讀公式
① 絕對值的積 \(r_1 r_2\) 乘以
② 表示輻角和 \(\theta_1 + \theta_2\) 方向的部分 ,就是
③ 兩個複數的積 \(z_1 z_2\) (乘上 \(z_2\) 後,長度變成 \(r_2\) 倍,方向旋轉 \(\theta_2\))
簡單範例
\(z_1 = 2\left(\cos\dfrac{\pi}{6} + i\sin\dfrac{\pi}{6}\right)\) 與 \(z_2 = 3\left(\cos\dfrac{\pi}{3} + i\sin\dfrac{\pi}{3}\right)\) 的積是
積 \(z_1 z_2\) \(=\) 絕對值的積 \(2 \times 3\) \(\cos\dfrac{\pi}{2} + i\sin\dfrac{\pi}{2}\)
\(z_1 z_2 = 2 \times 3\left\{\cos\left(\dfrac{\pi}{6} + \dfrac{\pi}{3}\right) + i\sin\left(\dfrac{\pi}{6} + \dfrac{\pi}{3}\right)\right\}\)
\(z_1 z_2 = 6\left(\cos\dfrac{\pi}{2} + i\sin\dfrac{\pi}{2}\right) = 6i\)
思考重點
這就是極式最大的好處。直角坐標形式的乘法要用分配律展開成 4 項,用極式則只要「絕對值相乘、輻角相加」就完成了。 從圖形來看,乘上 \(z_2\) 就是「以原點為中心旋轉 \(\theta_2\),再放大成 \(r_2\) 倍」的操作。例如乘上 \(i\)(絕對值 1、輻角 90°),點就會繞原點剛好旋轉 90°。 把這個性質用在同一個數連乘 \(n\) 次,就得到棣美弗定理 \(\left(\cos\theta + i\sin\theta\right)^n = \cos n\theta + i\sin n\theta\),進一步發展成複數的 \(n\) 次方和 \(n\) 次方根的計算(高三數學甲)。
複數 \(z = a + bi\) 也可以用絕對值 \(r = \sqrt{a^2 + b^2}\)(與原點的距離)和輻角 \(\theta\)(從實軸正向逆時針量的角),寫成極式 \(z = r(\cos\theta + i\sin\theta)\)。輻角由 \(\tan\theta = \dfrac{b}{a}\) 和點所在的象限求出。化成極式後,複數的乘法就變成「絕對值相乘、輻角相加」這種簡單的操作。

符號與用語解說

符號

\(i\) i 虛數單位,平方後等於 \(-1\) 的數(\(i^2 = -1\))。名稱來自 imaginary number(想像的數)的字首。
\(z\) z 常用來表示複數的文字。為了和實數變數用的 \(x,\ y\) 區分,複數習慣用 \(z\) 或 \(w\) 表示。
\(a,\ b\) a、b \(z = a + bi\) 的實部(\(a\))和虛部(\(b\)),兩者都是實數。在複數平面上,\(a\) 是橫向(實軸方向)的位置,\(b\) 是縱向(虛軸方向)的位置。
\(r\) r 表示絕對值(從原點到點 \(z\) 的距離)的文字,名稱來自 radius(半徑)的字首。在極式中是大於或等於 0 的實數。
\(|z|\) z 的絕對值 表示複數 \(z\) 的絕對值的符號。和實數的絕對值一樣用兩條直線表示,\(|a + bi| = \sqrt{a^2 + b^2}\)。
\(\theta\) theta 用來表示輻角的希臘字母,在數學中習慣用來表示角度。
\(\arg z\) arg z 表示 \(z\) 的輻角的符號,取自英文 argument(輻角)的前 3 個字母。台灣的課本也會用大寫的 \(\operatorname{Arg} z\) 表示主輻角(\(0 \le \theta < 2\pi\))。
\(\cos\theta,\ \sin\theta\) cosine theta、sine theta 三角比(三角函數)。在半徑 1 的圓(單位圓)上,往角 \(\theta\) 的方向前進的點,橫向位置是 \(\cos\theta\),縱向位置是 \(\sin\theta\)。在極式中扮演「表示方向的零件」的角色。
\(\tan\theta\) tangent theta 三角比之一,定義為 \(\tan\theta = \dfrac{\sin\theta}{\cos\theta}\)。在複數平面上 \(\tan\theta = \dfrac{b}{a}\)(縱 ÷ 橫=斜率),是求輻角的線索。
\(\arctan\) arctangent 正切的反運算,傳回「滿足 \(\tan\theta = x\) 的角 \(\theta\)」。傳回的角只在 \(-\dfrac{\pi}{2}\) 到 \(\dfrac{\pi}{2}\) 之間,所以求第二、第三象限的輻角時需要象限修正。
\(\pi\) pi 圓周率(約 3.14159)。在弧度法中,轉半圈的角 \(180^{\circ}\) 剛好是 \(\pi\)。表示圓周率的希臘字母 \(\pi\),據說來自希臘文中表示「周長、周圍」的詞(perimetros)的字首。

用語

複數 可以寫成 \(a + bi\)(\(a,\ b\) 是實數)形式的數,是把實數和虛數合在一起的數系。台灣在高三選修數學中學習。
虛數單位 平方後等於 \(-1\) 的數 \(i\)。因為實數中沒有平方後變成負數的數,所以引進了這個新的數。
實部 複數 \(z = a + bi\) 的 \(a\) 的部分,在複數平面上相當於橫坐標。
虛部 複數 \(z = a + bi\) 的 \(b\) 的部分。是「\(i\) 前面的實數」,要注意不含 \(i\) 本身(\(1 + 2i\) 的虛部是 \(2\),不是 \(2i\))。
複數平面 把複數 \(a + bi\) 表示成點 \((a,\ b)\) 的平面。橫軸稱為實軸,縱軸稱為虛軸。也稱為高斯平面,台灣在高三數學甲中學習。
直角坐標形式 把複數寫成 \(a + bi\) 形式(橫 \(a\)、縱 \(b\) 的坐標)的表示法。加減法用這個形式比較好算。
極式 用「與原點的距離 \(r\)」和「從實軸轉過的角 \(\theta\)」表示複數的表示法 \(r(\cos\theta + i\sin\theta)\)。乘除法和乘方用這個形式比較好算。
絕對值 從原點到點 \(z\) 的距離,用 \(|z| = \sqrt{a^2 + b^2}\) 計算。是把實數的絕對值(數線上與 0 的距離)推廣到平面上。
輻角 從實軸正向逆時針量到「原點往點 \(z\) 的方向」的角,符號是 \(\arg z\)。加上一圈(\(2\pi\))仍是同一個方向,所以習慣把範圍定為 \(0 \le \theta < 2\pi\)(台灣課本稱為主輻角)或 \(-\pi < \theta \le \pi\) 來回答。
象限 用兩條坐標軸把坐標平面分成的 4 個區域。右上是第一象限,從那裡逆時針依序是第二、第三、第四象限。決定輻角的值時,點在哪個象限是關鍵。
弧度法
(弧度)
用半徑 1 的圓的弧長來量角的大小的方法,也稱為弧度量。\(180^{\circ} = \pi\) 弧度。高二學三角函數之後,標準的單位就是弧度而不是度。
特殊角 \(30^{\circ}\)、\(45^{\circ}\)、\(60^{\circ}\) 和同類的角(再加上 \(90^{\circ}\) 的倍數的角)。三角比的值能寫成 \(\dfrac{1}{2}\)、\(\dfrac{\sqrt{2}}{2}\)、\(\dfrac{\sqrt{3}}{2}\) 這樣的精確值,課本和考試的題目幾乎都用這些角出題。
象限修正 一圈之內滿足 \(\tan\theta = \dfrac{b}{a}\) 的角有 2 個,所以要選出符合點所在象限的那一個(例如在用 \(\arctan\) 求出的銳角加上 \(\pi\))的修正。
棣美弗定理 \(\left(\cos\theta + i\sin\theta\right)^n = \cos n\theta + i\sin n\theta\) 這個定理。是把「乘法=輻角相加」重複 \(n\) 次的結果,用來計算複數的 \(n\) 次方和 \(n\) 次方根(高三數學甲)。

建議先了解的基礎知識

為了能「理解意思」地使用這個頁面的計算,這裡整理了建議先了解的基礎知識。
卡住的時候,回到這裡的內容複習是最快的方法。

平方根與根號的計算(國中八年級,13~14 歲)
  • 知道 \(\sqrt{2}\) 是「平方後等於 2 的正數」
  • 會像 \(\sqrt{8} = 2\sqrt{2}\) 這樣,把根號內的平方因數提出來化簡
畢氏定理(國中八年級,13~14 歲)
  • 知道直角三角形的斜邊長可以用 \(\sqrt{a^2 + b^2}\)(另外兩邊為 \(a\)、\(b\) 時)求出
  • 會用畢氏定理計算坐標平面上兩點的距離
複數(高三選修數學,17~18 歲)
  • 知道虛數單位 \(i\) 是滿足 \(i^2 = -1\) 的數
  • 能從複數 \(a + bi\) 看出實部 \(a\) 和虛部 \(b\)
三角比與廣義角(高一~高二,15~17 歲)
  • 知道 \(\sin\)、\(\cos\)、\(\tan\) 相當於單位圓上點的縱坐標、橫坐標和斜率
  • 說得出 \(30^{\circ}\)、\(45^{\circ}\)、\(60^{\circ}\) 的三角比的值(\(\dfrac{1}{2}\)、\(\dfrac{\sqrt{2}}{2}\)、\(\dfrac{\sqrt{3}}{2}\))
  • 能用單位圓思考超過 \(90^{\circ}\) 的角的三角比(例:\(\cos 135^{\circ} = -\dfrac{\sqrt{2}}{2}\))
弧度法(高二,16~17 歲)
  • 能用 \(180^{\circ} = \pi\) 弧度的關係,在度和弧度之間換算(例:\(60^{\circ} = \dfrac{\pi}{3}\))
複數平面(高三數學甲,17~18 歲)
  • 能把複數 \(a + bi\) 表示成平面上的點 \((a,\ b)\)
  • 知道橫軸稱為實軸、縱軸稱為虛軸

用 Excel 計算的方法

把下方表格整個複製,貼到 Excel 的 A1 儲存格就能直接使用。
求「直角坐標形式 → 極式」的表
實部 a 3
虛部 b 4
絕對值 r =SQRT(B1^2+B2^2)
輻角 θ(弧度,0 ≤ θ < 2π) =MOD(ATAN2(B1,B2),2*PI())
輻角 θ(度) =DEGREES(MOD(ATAN2(B1,B2),2*PI()))
求「極式 → 直角坐標形式」的表
絕對值 r 2
輻角 θ(度) 60
實部 a = r cosθ =B1*COS(RADIANS(B2))
虛部 b = r sinθ =B1*SIN(RADIANS(B2))
貼上後,上面幾列是輸入欄,下面幾列會自動算出結果。
第 1 個表的 ATAN2(x 坐標,y 坐標)是傳回已完成象限修正的輻角(大於 −π、小於或等於 π)的函數。用 MOD 換成除以 2π 的餘數,就變成 0 以上、未滿 2π 範圍的輻角。例子 z = 3 + 4i 的結果是 r = 5、θ ≈ 0.9273(約 53.13 度)。
第 2 個表的 RADIANS 是把度換成弧度的函數。例子 r = 2、θ = 60 度的結果是 a = 1、b ≈ 1.7320508(= √3)。Excel 的答案是小數,想用 √2 或 π 的分數這類精確值回答時,請使用這個頁面的計算機。

用 Google 試算表計算的方法

把下方表格整個複製,貼到 Google 試算表的 A1 儲存格就能直接使用。
求「直角坐標形式 → 極式」的表
實部 a 3
虛部 b 4
絕對值 r =SQRT(B1^2+B2^2)
輻角 θ(弧度,0 ≤ θ < 2π) =MOD(ATAN2(B1,B2),2*PI())
輻角 θ(度) =DEGREES(MOD(ATAN2(B1,B2),2*PI()))
求「極式 → 直角坐標形式」的表
絕對值 r 2
輻角 θ(度) 60
實部 a = r cosθ =B1*COS(RADIANS(B2))
虛部 b = r sinθ =B1*SIN(RADIANS(B2))
可以直接使用和 Excel 相同的公式(ATAN2 引數的順序也一樣是「x 坐標,y 坐標」)。把表格整個複製,貼到 A1 儲存格,再把數值改成您自己的值。

用 Python 計算的方法

import math

# 直角坐標形式 -> 極式
real_part = 3        # 實部 a
imaginary_part = 4   # 虛部 b
absolute_value = math.sqrt(real_part ** 2 + imaginary_part ** 2)
argument = math.atan2(imaginary_part, real_part)   # 已包含象限修正(-π < θ ≤ π)
if argument < 0:
    argument += 2 * math.pi                        # 換成 0 ≤ θ < 2π 的範圍
print(f"絕對值 r = {absolute_value}")
print(f"輻角 θ = {argument} rad({math.degrees(argument)} 度)")

# 極式 -> 直角坐標形式
r = 2
theta_degree = 60
theta = math.radians(theta_degree)
print(f"實部 a = {r * math.cos(theta)}")
print(f"虛部 b = {r * math.sin(theta)}")
math.atan2(y, x) 是傳回已完成象限修正的輻角的函數,和 arctan 不同,第二、第三象限的點也能得到正確的方向。這個例子的前半是 z = 3 + 4i 的轉換,執行後會顯示 r = 5.0、θ ≈ 0.9272952180016122 rad(約 53.13 度)。後半是 r = 2、θ = 60° 的反向轉換,得到 a ≈ 1.0000000000000002、b ≈ 1.7320508075688772(= √3)。a 不剛好是 1,是因為小數(浮點數)的捨入誤差;需要精確值時,要像這個頁面的計算機一樣用符號來計算。用標準函式庫 cmath 模組的 cmath.polar(complex(3, 4)),也能一次求出絕對值和輻角(−π < θ ≤ π)。

用 LaTeX 等數學式語言的寫法(可直接複製)

極式(複數的另一種表示法)
z = r(cosθ + i sinθ)
z = r(\cos\theta + i\sin\theta)
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
  <mrow>
    <mi>z</mi>
    <mo>=</mo>
    <mi>r</mi>
    <mo>(</mo>
    <mi>cos</mi><mi>&#x3B8;</mi>
    <mo>+</mo>
    <mi>i</mi><mi>sin</mi><mi>&#x3B8;</mi>
    <mo>)</mo>
  </mrow>
</math>
z = r(cos theta + i sin theta)
z == r (Cos[theta] + I Sin[theta])
z := r*(cos(theta) + I*sin(theta));
z = r*(cos(theta) + 1i*sin(theta));
z = r(cos θ + i sin θ)
絕對值 \(r\)(與原點的距離)
r = |z| = √(a² + b²)
r = |z| = \sqrt{a^{2} + b^{2}}
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
  <mrow>
    <mi>r</mi>
    <mo>=</mo>
    <mo>|</mo><mi>z</mi><mo>|</mo>
    <mo>=</mo>
    <msqrt>
      <mrow>
        <msup><mi>a</mi><mn>2</mn></msup>
        <mo>+</mo>
        <msup><mi>b</mi><mn>2</mn></msup>
      </mrow>
    </msqrt>
  </mrow>
</math>
r = |z| = sqrt(a^2 + b^2)
Abs[a + b I]
r := abs(a + b*I);
r = abs(a + b*1i);
r = √(a^2 + b^2)
輻角 \(\theta\)(由 tanθ 和象限求出)
tanθ = b/a
\tan\theta = \dfrac{b}{a}
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
  <mrow>
    <mi>tan</mi><mi>&#x3B8;</mi>
    <mo>=</mo>
    <mfrac><mi>b</mi><mi>a</mi></mfrac>
  </mrow>
</math>
tan theta = b/a
theta = Arg[a + b I]
theta := argument(a + b*I);
theta = angle(a + b*1i);
tan θ = b/a
極式的乘法(絕對值相乘、輻角相加)
z₁z₂ = r₁r₂{cos(θ₁+θ₂) + i sin(θ₁+θ₂)}
z_{1}z_{2} = r_{1}r_{2}\{\cos(\theta_{1}+\theta_{2}) + i\sin(\theta_{1}+\theta_{2})\}
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
  <mrow>
    <msub><mi>z</mi><mn>1</mn></msub>
    <msub><mi>z</mi><mn>2</mn></msub>
    <mo>=</mo>
    <msub><mi>r</mi><mn>1</mn></msub>
    <msub><mi>r</mi><mn>2</mn></msub>
    <mo>{</mo>
    <mi>cos</mi>
    <mo>(</mo>
    <msub><mi>&#x3B8;</mi><mn>1</mn></msub>
    <mo>+</mo>
    <msub><mi>&#x3B8;</mi><mn>2</mn></msub>
    <mo>)</mo>
    <mo>+</mo>
    <mi>i</mi>
    <mi>sin</mi>
    <mo>(</mo>
    <msub><mi>&#x3B8;</mi><mn>1</mn></msub>
    <mo>+</mo>
    <msub><mi>&#x3B8;</mi><mn>2</mn></msub>
    <mo>)</mo>
    <mo>}</mo>
  </mrow>
</math>
z_1 z_2 = r_1 r_2 (cos(theta_1 + theta_2) + i sin(theta_1 + theta_2))
r1 r2 (Cos[theta1 + theta2] + I Sin[theta1 + theta2])
z1z2 := r1*r2*(cos(theta1 + theta2) + I*sin(theta1 + theta2));
z12 = r1*r2*(cos(t1 + t2) + 1i*sin(t1 + t2));
z_1 z_2 = r_1 r_2 (cos(θ_1+θ_2) + i sin(θ_1+θ_2))

請 ChatGPT  幫忙計算的方法

你是數學(複數平面)的計算助理。請務必實際執行 Python 程式碼來進行下面的計算,並只以執行結果的數值作為回答的根據(不要用心算或推測回答)。

1. 請把複數 z = 3 + 4i 化成極式 r(cosθ + i sinθ)。請列出絕對值 r,以及輻角 θ(0 ≤ θ < 2π 的範圍,同時以弧度和度表示)。
2. 請把絕對值 r = 2、輻角 θ = 60° 的複數化成直角坐標形式 a + bi。a、b 除了小數,可以的話也請以含根號的精確值表示。

請在 Python 中使用 math.atan2 和 math.sqrt,並列出計算用的公式和執行結果的數值。

使用方法
  1. 1
    輸入數值
    在輸入欄中輸入要計算的數值
  2. 2
    計算
    按下「計算」按鈕
  3. 3
    查看結果
    計算結果會立即顯示。計算的思路和公式的解說,也都能在同一個頁面查看
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