Svmmarivm
Haec lectio formvlam Moivreanam demonstrat, secvndvm qvam potentia exponentis integri nvmeri complexi modvli et argvmenti argvmentvm habet, eamqve qvinqve modis adhibet. Potentias exponentis magni compvtat prodvctis non evolvtis, et decernit qvando potentia realis sit vel valeat; formvlas angvlorvm mvltiplicivm recvperat formvlam cvm binomio Newtoniano comparando; potentias cosinvs et sinvs vt svmmas cosinvvm angvlorvm mvltiplicivm exprimit, qvae operatio linearizatio appellatvr; svmmas sinvvm et cosinvvm in progressione arithmetica vt svmmam geometricam complexorvm compvtat; deniqve svmmas coefficientivm binomialivm vt partem realem et imaginariam potentiarvm nvmeri obtinet.
Proposita discendi
- Formvlam Moivreanam pro omni exponente integro demonstrare et potentias complexi geometrice interpretari.
- Potentias complexorvm ope formae polaris compvtare et determinare qvando reales sint vel aeqvales.
- Formvlas angvlorvm mvltiplicivm dedvcere et potentias sinvs et cosinvs linearizare.
- Svmmas trigonometricas et svmmas coefficientivm binomialivm compvtare vt partem realem et imaginariam svmmarvm et potentiarvm complexorvm.
Formvla Moivreana
In lectione de forma polari nvmerorvm complexorvm omnis complexvs non nvllvs scriptvs est vt , vbi est eivs modvlvs et vnvm ex eivs argvmentis, et demonstratvm est, ope formvlarvm sinvs et cosinvs svmmae, in prodvcto modvlos mvltiplicari et argvmenta addi. Pro dvobvs complexis modvli illvd theorema prodvcti sic scribitvr:
Si dvo factores aeqvales svnt, prodvctvm est qvadratvm, argvmenti ; si itervm per evndem factorem mvltiplicatvr, cvbvs fit, argvmenti . Prodvcto iterato, argvmentvm sibi ipsi totiens additvr qvot svnt factores, ita vt ad potentiam elevare eo redeat vt angvlvs per integrvm mvltiplicetvr. Hoc factvm, qvo Abraham de Moivre forma aeqvivalenti inevnte saecvlo dvodevicesimo vsvs est et qvod Evlervs anno 1748 forma hodierna scripsit, hvivs lectionis materia est.
Pro omni nvmero reali et omni integro aeqvalitas infra scripta valet.
Demonstratio tres casvs tractat: exponentem , exponentes natvrales, per indvctionem, et exponentes negativos, ope inversi. Adhibentvr principivm indvctionis forma lectionis cvrsvs Algebra et Geometria I de svmmationibvs, progressionibvs et indvctione, et potentiae exponentis integri ex lectione de nvmeris complexis, vbi et statvta svnt. Figvra demonstrationem in circvlo radii seqvitvr, angvlo parvo et .
Demonstratio
Pro membrvm privs ex definitione valet, et secvndvm qvoqve, qvia et .
Pro aeqvalitas manifesta est. Hypothesis indvctionis: ponimvs eam valere pro aliqvo natvrali .
Potentia qvae deinde venit est prodvctvm eivs qvae antecedit per basim, et haec ex hypothesi indvctionis svbstitvitvr.
Prodvcto evolvto, pars realis et pars imaginaria svnt membra secvnda formvlarvm cosinvs et sinvs svmmae, ex lectione de formvlis additionis et svbtractionis: hoc est theorema de prodvcto et qvotiente in forma polari. Formvla pro obtinetvr, et ex principio indvctionis pro omni natvrali valet.
Ex theoremate prodvcti per mvltiplicatvm dat : secvndvs igitvr factor est inversvm primi. Cvm cosinvs par sit et sinvs impar, inversvm idem est ac nvmervs conivgatvs.
Si , vbi natvralis est, potentia exponentis est potentia -ta inversi, ex legibvs potentiarvm. Casvs natvralis ad angvlvm adhibetvr.
Formvla ad omnes complexos non nvllos extenditvr, qvia potentia prodvcti est prodvctvm potentiarvm, etiam pro exponentibvs negativis: inversvm prodvcti est prodvctvm inversorvm.
Si complexvs non nvllvs est, tvm pro omni integro valet : modvlvs nvmeri est , et est argvmentvm nvmeri . Factor realis a factore modvli separatvr, et hvic formvla Moivreana adhibetvr. Figvra demonstrationem seqvitvr cvm complexo modvli pavlo maioris qvam et , et desinit in eivsqve tribvs primis potentiis.
Demonstratio
Potentia prodvcti est prodvctvm potentiarvm: pro exponentibvs natvralibvs, ex commvtativitate et associativitate prodvcti, et pro exponentibvs negativis qvia inversvm prodvcti est prodvctvm inversorvm.
Secvndo factori formvla Moivreana adhibetvr, qvae pro omni integro valet.
Cvm , potentia est nvmervs realis positivvs, etiam pro negativo. Ex theoremate de aeqvalitate in forma polari, expressio obtenta est forma polaris nvmeri : eivs modvlvs est , et vnvm ex eivs argvmentis.
Si , potentiae modvlos , et et argvmenta , et habent: cvbvs est pvre imaginarivs.
Inde seqvitvr potentias modvlos in progressione geometrica rationis et argvmenta in progressione arithmetica differentiae habere, eo sensv qvo in lectione cvrsvs I de svmmationibvs et progressionibvs. Si , omnes in circvlo radii iacent, qvaeqve angvlo conversa respectv eivs qvae antecedit; si , convertvntvr et ab origine recedvnt; si , convertvntvr et ad eam accedvnt. Praeterea, cvm et prodvctvm per sit conversio angvlo cvm dilatatione rationis composita, omnia triangvla verticvm , et similia svnt triangvlo verticvm , et , vt in lectione de forma polari demonstratvm est.
Sit complexvs modvli , pavlo maioris qvam , et argvmenti . Nonnvllas eivs potentias vsqve ad octavam compvtamvs et cvrvam describimvs in qva iacent.
Demonstratio
Forma polari et forma binomiali nvmervs sic se habet.
Ex theoremate de potentiis in forma polari qvadratvm argvmentvm habet: est pvre imaginarivm.
Qvarta potentia argvmentvm habet: est nvmervs realis negativvs.
Octava potentia argvmentvm habet: post integram conversionem ad semiaxem realem positivvm redit, distantia ab origine pavlo maiore qvam .
Distantia inter dvas potentias consecvtivas qvoqve in progressione geometrica rationis crescit, ex theoremate modvli prodvcti. Pvncta in cvrva iacent qvae, in coordinatis polaribvs, in lectione de coordinatis polaribvs et cvrvis polaribvs tractatis, aeqvationem habet: spira, logarithmica appellata, qvae, vt calcvlo differentiali ostenditvr, omnem rectam per originem dvctam semper eodem angvlo secat.
Argvmentvm oneratvr…