\( \def\,{\kern.2em} \let\phi\varphi \def\I{\mathrm{i}} \def\NN{\mathbb{N}} \)

Potenzen komplexer Zahlen in Polarkoordinaten

Man multipliziert komplexe Zahlen, indem man ihre Beträge multipliziert und ihre Argumente addiert:

Für   \(\color{red}{z} = r\,(\cos(\color{red}{\phi})+\I\sin(\color{red}{\phi}))\) und   \(z' = r'\,(\cos(\phi')+\I\sin(\phi'))\)   gilt

\( z' \color{red}{z} \) \( = r'\,(\cos(\phi')+\I\sin(\phi'))\, r\,(\cos(\color{red}{\phi})+\I\sin(\color{red}{\phi})) \) \( = r'r\,(\cos(\phi'+\color{red}{\phi})+\I\sin(\phi'+\color{red}{\phi})) \).

Deswegen potenziert man eine komplexe Zahl, indem man ihren Betrag potenziert und ihr Argument vervielfacht:

Für   \(\color{red}{z} = r\,(\cos(\color{red}\phi)+\I\sin(\color{red}\phi))\)   und   \(\color{blue}n\in\NN\)   gilt   \( \color{red}{z}^{\color{blue}n} = r^{\color{blue}n}\,(\cos(\color{blue}n\color{red}\phi)+\I\sin(\color{blue}n\color{red}\phi)) \).

In der Skizze können Sie  \(\color{red}{z}\)  mit der Maus bewegen und \(\color{blue}n\) mit dem Schieberegler unten einstellen. Es werden dann die Potenzen \(\color{red}{z}^k\) für alle natürlichen Zahlen \(k\) mit \(1\leqq k\leqq \color{blue}n\) dargestellt.

Der weiße Kreis ist der Einheitskreis, die Kuchenstücke deuten den Winkel \(\color{red}{\phi}\) an.

Wenn Sie das Potenzen rückgängig machen wollen, können Sie mal sehen, wie man Wurzeln zieht.

Man kann auch versuchen, alle Potenzen einer festen Zahl zu summieren: Das führt auf die entsprechende geometrische Reihe, siehe auch da.


Erzeugt von M. Stroppel mit Hilfe von Cinderella und CindyJS

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