CalcToolsLab

Конвертер форм комплексного числа

Перевод комплексного числа между алгебраической (a+bi), полярной (r∠θ), тригонометрической и показательной (Эйлера) формами. Гибкий ввод, точные углы π/4, π/3, π/6, точный модуль √k, пошаговый перевод и визуализация на плоскости Гаусса.

Примеры:
Алгебраическая
1 + i
Re z = 1, Im z = 1
Модуль и аргумент
|z| = √2
arg z = π/4 + 2π·k, k ∈ Z
Полярная (запись через ∠)
√2 ∠ π/4
|z| = √2, arg z = π/4
Тригонометрическая
√2 · (cos π/4 + i·sin π/4)
Показательная (Эйлера)
√2 · e^(i · π/4)
Компактная запись той же тригонометрической формы.

Плоскость Гаусса

ReImточкаπ/4
Точка z = (1; 1), радиус |z| = √2

Пошаговый перевод

  1. Алгебраическая форма: 1 + i
  2. Модуль: √2
  3. Аргумент: π/4 + 2π·k, k ∈ Z0,7854 рад
  4. Записи через модуль и аргумент:
    • Полярная: √2 ∠ π/4
    • Тригонометрическая: √2 · (cos π/4 + i·sin π/4)
    • Показательная: √2 · e^(i · π/4)

Сводная таблица представлений z

ФормаЗначение
Алгебраическая1 + i
Полярная√2 ∠ π/4
Тригонометрическая√2 · (cos π/4 + i·sin π/4)
Показательная√2 · e^(i · π/4)

Точные углы — справочник

РадианыГрадусыКосинусСинусПоказательная форма
0101
π/630°√3/21/2√3/2 + i/2
π/445°√2/2√2/2√2/2·(1+i)
π/360°1/2√3/21/2 + (√3/2)·i
π/290°01i
π180°−10−1
3π/2270°0−1−i

Четыре формы записи одного и того же числа

Комплексное число можно записать четырьмя эквивалентными способами. Они описывают одну и ту же точку на плоскости Гаусса, но удобны для разных задач: одно для сложения, другое — для умножения и возведения в степень.

z — комплексное число, a — действительная часть, b — мнимая часть, i — мнимая единица.

z — то же число в полярной записи, r — модуль, θ — аргумент.

r задаёт длину радиус-вектора, θ задаёт направление, i отмечает мнимую часть.

r — модуль в показательной форме, e — основание экспоненты, — мнимый показатель.

ФормаКогда удобна
АлгебраическаяСложение, вычитание, ввод по координатам Re/Im
ПолярнаяКраткая запись в инженерных задачах
ТригонометрическаяШкольная программа, доказательства
Показательная (Эйлера)Умножение, деление, степени, корни
Связь между формами
Модуль задаёт длину радиус-вектора, аргумент задаёт угол с положительным направлением действительной оси. Обратный переход восстанавливает координаты через косинус и синус выбранного угла.

Как считается перевод

r и |z| — модуль числа, a и b — координаты точки на плоскости Гаусса.

Модуль всегда неотрицателен.

θ — аргумент, atan2 использует b и a, чтобы сохранить правильную четверть.

Функция учитывает четверть плоскости.

a восстанавливается через косинус, b — через синус, r и θ берутся из полярной формы.

Так выполняется обратный переход к координатам.

arg z — множество аргументов, θ — выбранное главное значение, k — целое число оборотов.

Все аргументы отличаются на целое число полных оборотов.

Как пользоваться конвертером

  1. Введите число в любой форме: алгебраической, полярной, тригонометрической или показательной.
  2. Выберите единицы аргумента: радианы (математический стандарт) или градусы (инженерные задачи).
  3. Выберите диапазон arg z: главное значение (−π; π] или положительное [0; 2π).
  4. Получите результат во всех четырёх формах с кнопками копирования и пошаговым переводом.
  5. Скопируйте нужную форму или используйте таблицу точных углов как справочник.
Точные углы и точный модуль
Если квадрат модуля является целым числом, конвертер показывает точную радикальную запись. Если угол совпадает с распространённым кратным числом пи или пятнадцати градусам, выводится символьный угол.

Готовые примеры перевода

ВводЧто проверить
единица плюс мнимая единицаточный модуль и угол в первой четверти
три плюс четыре мнимых единицыцелый модуль и не табличный угол
минус единицаугол на отрицательной действительной оси
чисто мнимое числоугол на мнимой оси
показательная запись с углом одна треть пиавтоматическое распознавание формы Эйлера

e — основание экспоненты, i — мнимая единица, θ — угол в радианах.

e, i, π, 1 и 0 образуют частный случай формулы Эйлера при угле π.

Частный случай при угле пи.

Где какая форма работает лучше

  • Сложение/вычитание — алгебраическая: складываем действительные и мнимые части отдельно.
  • Умножение/деление — показательная: модули перемножаются или делятся, аргументы складываются или вычитаются.
  • Возведение в степень — показательную форму удобно использовать вместе с формулой Муавра.
  • Корни — показательную форму удобно использовать для получения всех ветвей корня.
  • Электротехника — полярная r∠θ для фазоров и импедансов.

Как считается аргумент

Аргумент — это угол радиус-вектора комплексного числа. Для вычисления используется функция с двумя координатами, потому что она корректно различает четверти плоскости.

ЧетвертьЗнаки координатПоложение угла
Iобе координаты положительныемежду положительной действительной и положительной мнимой осями
IIдействительная отрицательная, мнимая положительнаямежду положительной мнимой и отрицательной действительной осями
IIIобе координаты отрицательныемежду отрицательной действительной и отрицательной мнимой осями
IVдействительная положительная, мнимая отрицательнаямежду отрицательной мнимой и положительной действительной осями
При нуле аргумент не определён
Для нуля модуль равен нулю, а направление радиус-вектора отсутствует. Поэтому полярная, тригонометрическая и показательная записи для нуля не единственны.

Часто задаваемые вопросы

Источники и нормативная база

Расчёты выполняются на основе указанных нормативных и справочных источников. Ссылки открываются в новой вкладке.

Обновлено:

Похожие инструменты