Давайте разберем каждое из заданий по очереди.
Задание 1
Для выполнения операций с векторами ( \mathbf{a} ) и ( \mathbf{b} ) нужно представить их геометрически или алгебраически. Предположим, что (\mathbf{a} = \begin{pmatrix} a_1 \ a_2 \end{pmatrix}) и (\mathbf{b} = \begin{pmatrix} b_1 \ b_2 \end{pmatrix}).
a) ( \mathbf{a} + \mathbf{b} ): Это векторная сумма, которая вычисляется по компонентам:
[
\mathbf{a} + \mathbf{b} = \begin{pmatrix} a_1 + b_1 \ a_2 + b_2 \end{pmatrix}
]
b) ( \mathbf{a} - \mathbf{b} ): Это векторная разность, которая также вычисляется по компонентам:
[
\mathbf{a} - \mathbf{b} = \begin{pmatrix} a_1 - b_1 \ a_2 - b_2 \end{pmatrix}
]
c) ( 2\mathbf{a} ): Это увеличение длины вектора ( \mathbf{a} ) в два раза:
[
2\mathbf{a} = \begin{pmatrix} 2a_1 \ 2a_2 \end{pmatrix}
]
d) (-1.5\mathbf{b} ): Это изменение длины вектора ( \mathbf{b} ) на коэффициент (-1.5), что также изменяет направление на противоположное:
[
-1.5\mathbf{b} = \begin{pmatrix} -1.5b_1 \ -1.5b_2 \end{pmatrix}
]
Задание 2
Комплексное число ( z = -2 - 2i ) можно записать в тригонометрической форме. Для этого нам нужно найти модуль и аргумент числа.
Модуль:
[
|z| = \sqrt{(-2)^2 + (-2)^2} = \sqrt{4 + 4} = \sqrt{8} = 2\sqrt{2}
]
Аргумент:
Комплексное число находится в третьей четверти. Поэтому:
[
\tan \theta = \frac{-2}{-2} = 1 \Rightarrow \theta = 225^\circ \text{ (или } \theta = \frac{5\pi}{4} \text{ радиан)}
]
Таким образом, тригонометрическая форма:
[
z = 2\sqrt{2} \left( \cos 225^\circ + i \sin 225^\circ \right)
]
Задание 3
Комплексное число ( z = -1 + i\sqrt{3} ) можно записать в показательной форме. Сначала найдем модуль и аргумент.
Модуль:
[
|z| = \sqrt{(-1)^2 + (\sqrt{3})^2} = \sqrt{1 + 3} = \sqrt{4} = 2
]
Аргумент:
Комплексное число находится во второй четверти. Поэтому:
[
\tan \theta = \frac{\sqrt{3}}{-1} = -\sqrt{3} \Rightarrow \theta = 120^\circ \text{ (или } \theta = \frac{2\pi}{3} \text{ радиан)}
]
Показательная форма:
[
z = 2 e^{i \frac{2\pi}{3}}
]
Задание 4
Имеются два комплексных числа в тригонометрической форме:
( z_1 = 3 (\cos 330^\circ + i \sin 330^\circ) )
( z_2 = 2 (\cos 60^\circ + i \sin 60^\circ) )
a) Произведение ( z_1 \cdot z_2 ):
Для произведения комплексных чисел в тригонометрической форме умножаем модули и складываем аргументы:
[
z_1 \cdot z_2 = 3 \cdot 2 \left( \cos(330^\circ + 60^\circ) + i \sin(330^\circ + 60^\circ) \right)
]
[
z_1 \cdot z_2 = 6 \left( \cos 30^\circ + i \sin 30^\circ \right)
]
b) Частное ( \frac{z_1}{z_2} ):
Для деления комплексных чисел в тригонометрической форме делим модули и вычитаем аргументы:
[
\frac{z_1}{z_2} = \frac{3}{2} \left( \cos(330^\circ - 60^\circ) + i \sin(330^\circ - 60^\circ) \right)
]
[
\frac{z_1}{z_2} = \frac{3}{2} \left( \cos 270^\circ + i \sin 270^\circ \right)
]
c) Возведение в степень ( z_2^4 ):
Для возведения в степень комплексного числа в тригонометрической форме возводим модуль в степень и умножаем аргумент на степень:
[
z_2^4 = 2^4 \left( \cos(4 \cdot 60^\circ) + i \sin(4 \cdot 60^\circ) \right)
]
[
z_2^4 = 16 \left( \cos 240^\circ + i \sin 240^\circ \right)
]
Надеюсь, это поможет вам справиться с заданиями!