【高校数学C】3-1-2 複素数の極形式|要点まとめ

このページでは、高校数学Cの「複素数の極形式」について整理します。複素数を極形式で表す方法、偏角と絶対値の関係、積や商の極形式計算などをわかりやすく解説します。極形式の理解を深め、ド・モアブルの定理や複素数平面の応用問題に備えましょう。

複素数の極形式とは

【複素数の極形式】
\(z=a+bi=r(\cos\theta+i\sin\theta)\)
ただし、\(r=|z|=\sqrt{a^2+b^2}\)

これを複素数\(z\)の極形式という。\(r\)を絶対値、\(\theta\)を偏角といい、偏角\(\theta\)を\(\arg z\)と表す。

【例題】次の複素数を極形式で表しなさい。ただし、偏角\(\theta\)は\(0\leqq\theta<2\pi\)とする。

(1)\(1+\sqrt{3}i\)
(2)\(-2-2i\)
(3)\(-1\)
(4)\(3i\)

積と商の極形式の計算

【積の極形式】
\(z_1z_2=r_1r_2\{\cos(\theta_1+\theta_2)+i\sin(\theta_1+\theta_2)\}\)
\(|z_1z_2|=|z_1||z_2|,\arg(z_1z_2)=\theta_1+\theta_2\)

【商の極形式】
\(\displaystyle \frac{z_1}{z_2}=\frac{r_1}{r_2}\{\cos(\theta_1-\theta_2)+i\sin(\theta_1-\theta_2)\}\)
\(\displaystyle \left|\frac{z_1}{z_2}\right|=\frac{|z_1|}{|z_2|},\arg\frac{z_1}{z_2}=\theta_1-\theta_2\)

【例題】\(\alpha=\sqrt{3}-i,\beta=-2+2i\)のとき、次の極形式を答えなさい。ただし、偏角\(\theta\)は\(0\leqq\theta<2\pi\)とする。

(1)\(\alpha\beta\)
(2)\(\displaystyle \frac{\alpha}{\beta}\)
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