Jump to content
החלפת מצב תפריט
שינוי מצב תפריט ההעדפות
החלפת מצב תפריט אישי
לא בחשבון
כתובת ה־IP שלך תהיה גלויה לציבור אם תעשה עריכות כלשהן.

משפט דה מואבר

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
(הופנה מהדף נוסחאות דה-מואבר)
קובץ:Abraham de moivre.jpg
אברהם דה-מואבר

משפט דה-מואבר, הקרוי על שמו של אברהם דה-מואבר, קובע שלכל מספר ממשי <math>x</math> ולכל מספר שלם <math>n</math> מתקיים:

<math>\big(\cos (x) + i \sin (x)\big)^n = \cos (nx) + i \sin (nx)</math>

כאשר <math>\cos(x)</math> מייצג את הרכיב הממשי במספר המרוכב <math>\cos(x)+i\sin(x)</math>, ו־<math>i\sin(x)</math> מייצג את הרכיב המדומה במספר זה.

חשיבותו של משפט דה-מואבר היא בכך שהוא מקשר בין מספרים מרוכבים וטריגונומטריה. באופן פרקטי, המשפט מאפשר להשתמש בקשר זה כדי להעלות מספרים מרוכבים בחזקה או למצוא שורש שלהם. לנוסחה יש שני שימושים עיקריים: הוצאת שורש ממספר מרוכב, והצגת גדלים טריגונומטריים <math>\cos(nx)</math> ו-<math>\sin(nx)</math> כפולינומים ב-<math>\cos(x)</math> ו-<math>\sin(x)</math>, בהתאמה. כך לדוגמה, <math>\cos(5x) = 16\cos(x)^5-20\cos(x)^3+5\cos(x)</math>. ראו פולינומי צ'בישב.

את נוסחת דה-מואבר אפשר להוכיח באינדוקציה. מן הזהות <math>\ [\cos(x)+i\sin(x)][\cos(y)+i\sin(y)] = \cos(x+y)+i\sin(x+y)</math>, השקולה לזהויות הטריגונומטריות <math>\ \cos(x)\cos(y)-\sin(x)\sin(y)=\cos(x+y)</math> ו-<math>\ \cos(x)\sin(y)+\sin(x)\cos(y)=\sin(x+y)</math>.

אברהם דה-מואבר היה חבר טוב של אייזק ניוטון, בשנת 1698 הוא כתב שנוסחה זו הייתה ידועה לניוטון עוד ב-1676. ניתן להגיע לנוסחה זאת בקלות מנוסחת אוילר (שהתגלתה מאוחר יותר). זאת משום שלפי נוסחת אוילר, משפט דה-מואבר היא פשוט השוויון הטריוויאלי <math>(e^{ix})^n = e^{i(nx)}</math>.

הוצאת שורש מרוכב עריכה

ניתן להשתמש בנוסחת דה-מואבר כדי לחשב את השורשים מסדר n של מספר מרוכב כלשהו. אם <math>z</math> הוא מספר מרוכב שונה מאפס, ניתן לייצג אותו באופן יחיד בצורה <math>z=A(\cos x+i\sin x)\,</math>, <math>\ 0 < A</math> ו- <math>\ 0\leq x<2\pi</math>.

המספר <math>\ \omega = B(\cos y+i\sin y)</math> (עם <math>\ 0< B</math>), הוא שורש מסדר n של z אם <math>\ \omega ^n = z</math>, כלומר, לפי נוסחת דה-מואבר, <math>\ B^n \cdot (\cos ny+i\sin ny) = A \cdot (\cos x+i\sin x)</math>. זה קורה בדיוק כאשר :

<math>\ \ B^n = A \, \ \cos ny+i\sin ny = \cos x+i\sin x</math>

כיוון שלכל מספר חיובי קיים שורש חיובי יחיד מסדר n וכיוון שהפונקציות הטריגונומטריות מחזוריות, עם מחזור <math>\ 2\pi</math>(רדיאנים):

<math>\omega = \sqrt[n]{z}=\sqrt[n]{A(\cos x+i\sin x)}=\sqrt[n]{A}\left\{\cos\left(\frac{x+2k\pi}{n}\right)+i\sin\left(\frac{x+2k\pi}{n}\right)\right\}</math>

כאשר <math>\ k=0,1,\dots,n-1</math>, ואלו בדיוק n השורשים של z.

ראו גם עריכה

קישורים חיצוניים עריכה