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复数指数运算


一个复数可以取另一个复数为幂。 特别地,复数指数运算满足

 (a+bi)^(c+di)=(a^2+b^2)^((c+id)/2)e^(i(c+id)arg(a+ib)),
(1)

其中 arg(z)复数辐角。 明确地用实部和虚部表示,

 (a+bi)^(c+di)=(a^2+b^2)^(c/2)e^(-darg(a+ib))×{cos[carg(a+ib)+1/2dln(a^2+b^2)]+isin[carg(a+ib)+1/2dln(a^2+b^2)]}.
(2)

复数指数运算的一个明确例子由下式给出

 (1+i)^(1+i)=sqrt(2)e^(-pi/4)[cos(1/4pi+1/2ln2)+isin(1/4pi+1/2ln2)].
(3)

一个复数取复数幂可以是实数。 事实上,著名的例子

 i^i=e^(-pi/2)
(4)

表明纯虚数 i 自乘幂是实数。

ComplexExponentiation
ComplexExpReImAbs
最小值 最大值
实部
虚部 Powered by webMathematica

事实上,存在一系列值 k 使得 (ik)^(ik) 是实数,正如通过以下表达式可以看出

 (ik)^(ik)=e^(-kpi/2)[cos(klnk)+isin(klnk)].
(5)

sin(klnk)=0 时,这将是实数,即,对于

 klnk=npi
(6)

对于 n 整数。 对于正 n,这给出根 k_n 或者

 k_n=e^(W(npi)),
(7)

其中 W(z)Lambert W 函数。 对于 n>1,这简化为

 k_n=(npi)/(W(npi)).
(8)

对于 n=1, 2, ..., 这些给出数值 1, 2.92606 (OEIS A088928), 4.30453, 5.51798, 6.63865, 7.6969, ....


参见

复数加法, 复数除法, 复数乘法, 复数, 复数减法, 指数, 指数定律, 指数函数,

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参考文献

Sloane, N. J. A. 整数序列 A088928,收录于 “整数序列在线百科全书”。

在 Wolfram|Alpha 中被引用

复数指数运算

引用为

Weisstein, Eric W. “复数指数运算”。 来自 MathWorld--Wolfram Web 资源。 https://mathworld.net.cn/ComplexExponentiation.html

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