与えられた複素数 $c_1 = 3 - j1.2$ と $c_2 = 5 + j6$ を指数関数形式で表し、それらの積 $c_1 \cdot c_2$ と商 $c_1 \div c_2$ を計算し、指数関数形式と直交形式(実部+j虚部)の両方で結果を表示します。有効数字3桁で示します。

応用数学複素数指数関数形式極形式複素数の積複素数の商三角関数
2025/4/21

1. 問題の内容

与えられた複素数 c1=3j1.2c_1 = 3 - j1.2c2=5+j6c_2 = 5 + j6 を指数関数形式で表し、それらの積 c1c2c_1 \cdot c_2 と商 c1÷c2c_1 \div c_2 を計算し、指数関数形式と直交形式(実部+j虚部)の両方で結果を表示します。有効数字3桁で示します。

2. 解き方の手順

まず、c1c_1c2c_2を極形式(指数関数形式)に変換します。複素数 z=a+jbz = a + jb の極形式は rejθr e^{j\theta} で表されます。ここで r=a2+b2r = \sqrt{a^2 + b^2} は絶対値(または大きさ)であり、θ=arctan(ba)\theta = \arctan(\frac{b}{a}) は偏角(または位相)です。
c1=3j1.2c_1 = 3 - j1.2 の場合:
r1=32+(1.2)2=9+1.44=10.443.23r_1 = \sqrt{3^2 + (-1.2)^2} = \sqrt{9 + 1.44} = \sqrt{10.44} \approx 3.23
θ1=arctan(1.23)=arctan(0.4)0.381rad\theta_1 = \arctan(\frac{-1.2}{3}) = \arctan(-0.4) \approx -0.381 \, \text{rad}
したがって、c1=3.23ej0.381c_1 = 3.23 e^{-j0.381}
c2=5+j6c_2 = 5 + j6 の場合:
r2=52+62=25+36=617.81r_2 = \sqrt{5^2 + 6^2} = \sqrt{25 + 36} = \sqrt{61} \approx 7.81
θ2=arctan(65)=arctan(1.2)0.876rad\theta_2 = \arctan(\frac{6}{5}) = \arctan(1.2) \approx 0.876 \, \text{rad}
したがって、c2=7.81ej0.876c_2 = 7.81 e^{j0.876}
次に、c1c2c_1 \cdot c_2c1÷c2c_1 \div c_2 を計算します。
c1c2=(r1ejθ1)(r2ejθ2)=r1r2ej(θ1+θ2)c_1 \cdot c_2 = (r_1 e^{j\theta_1}) \cdot (r_2 e^{j\theta_2}) = r_1 r_2 e^{j(\theta_1 + \theta_2)}
c1÷c2=r1ejθ1r2ejθ2=r1r2ej(θ1θ2)c_1 \div c_2 = \frac{r_1 e^{j\theta_1}}{r_2 e^{j\theta_2}} = \frac{r_1}{r_2} e^{j(\theta_1 - \theta_2)}
c1c2=(3.23)(7.81)ej(0.381+0.876)=25.2ej0.495c_1 \cdot c_2 = (3.23)(7.81) e^{j(-0.381 + 0.876)} = 25.2 e^{j0.495}
直交形式:
c1c2=25.2(cos(0.495)+jsin(0.495))25.2(0.879+j0.479)22.2+j12.1c_1 \cdot c_2 = 25.2(\cos(0.495) + j\sin(0.495)) \approx 25.2(0.879 + j0.479) \approx 22.2 + j12.1
c1÷c2=3.237.81ej(0.3810.876)=0.414ej1.26c_1 \div c_2 = \frac{3.23}{7.81} e^{j(-0.381 - 0.876)} = 0.414 e^{-j1.26}
直交形式:
c1÷c2=0.414(cos(1.26)+jsin(1.26))0.414(0.307j0.952)0.127j0.394c_1 \div c_2 = 0.414(\cos(-1.26) + j\sin(-1.26)) \approx 0.414(0.307 - j0.952) \approx 0.127 - j0.394

3. 最終的な答え

c1=3.23ej0.381c_1 = 3.23 e^{-j0.381}
c2=7.81ej0.876c_2 = 7.81 e^{j0.876}
c1c2=25.2ej0.495=22.2+j12.1c_1 \cdot c_2 = 25.2 e^{j0.495} = 22.2 + j12.1
c1÷c2=0.414ej1.26=0.127j0.394c_1 \div c_2 = 0.414 e^{-j1.26} = 0.127 - j0.394

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