$\sin i + i\cos i$ を計算し、その値を求める問題です。ここで、$i$ は虚数単位($i^2 = -1$)を表します。

解析学複素数三角関数指数関数虚数単位計算
2025/6/10
はい、承知いたしました。

1. 問題の内容

sini+icosi\sin i + i\cos i を計算し、その値を求める問題です。ここで、ii は虚数単位(i2=1i^2 = -1)を表します。

2. 解き方の手順

sinz\sin zcosz\cos z (ここで、zz は複素数) を、指数関数を用いて表現します。具体的には、以下の公式を利用します。
sinz=eizeiz2i\sin z = \frac{e^{iz} - e^{-iz}}{2i}
cosz=eiz+eiz2\cos z = \frac{e^{iz} + e^{-iz}}{2}
これらの公式を用いて、与えられた式を計算します。
まず、sini\sin i を計算します。
sini=ei(i)ei(i)2i=e1e12i=e1e2i=1/ee2i=1e22ei=e212ei\sin i = \frac{e^{i(i)} - e^{-i(i)}}{2i} = \frac{e^{-1} - e^{1}}{2i} = \frac{e^{-1} - e}{2i} = \frac{1/e - e}{2i} = \frac{1 - e^2}{2ei} = \frac{e^2 - 1}{2ei}
次に、icosii\cos i を計算します。
icosi=iei(i)+ei(i)2=ie1+e12=ie1+e2=i1/e+e2=i1+e22e=i(1+e2)2ei\cos i = i \cdot \frac{e^{i(i)} + e^{-i(i)}}{2} = i \cdot \frac{e^{-1} + e^{1}}{2} = i \cdot \frac{e^{-1} + e}{2} = i \cdot \frac{1/e + e}{2} = i \cdot \frac{1 + e^2}{2e} = \frac{i(1 + e^2)}{2e}
したがって、
sini+icosi=e212ei+i(1+e2)2e=e212ei+i2(1+e2)2ei=e212ei1+e22ei=e211e22ei=22ei=1ei=1eiii=iei(i)=ie\sin i + i\cos i = \frac{e^2 - 1}{2ei} + \frac{i(1 + e^2)}{2e} = \frac{e^2 - 1}{2ei} + \frac{i^2(1 + e^2)}{2ei} = \frac{e^2 - 1}{2ei} - \frac{1 + e^2}{2ei} = \frac{e^2 - 1 - 1 - e^2}{2ei} = \frac{-2}{2ei} = \frac{-1}{ei} = \frac{-1}{ei} \cdot \frac{-i}{-i} = \frac{i}{-ei(-i)} = \frac{-i}{e}

3. 最終的な答え

sini+icosi=ie\sin i + i\cos i = -\frac{i}{e}
または
sini+icosi=1ei\sin i + i\cos i = - \frac{1}{e}i

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