Potenzen komplexer Zahlen in Polarkoordinaten \( \def\, {\kern. 2em} \let\phi\varphi \def\I{\mathrm{i}} \def\NN{\mathbb{N}} \) 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 \(\color{blue}n\in\NN\) \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.
Die erste Koordinate in der Polarkoordinatendarstellung ist der Abstand r des Punktes zum Pol, also die Länge der betrachteten Strecke. Dieser Abstand r wird auch als Radius bezeichnet. Die zweite Koordinate ist gegeben durch den Winkel, den die betrachtete Strecke überstreicht, wenn sie im Uhrzeigersinn um den Pol bis zur Polachse gedreht wird. Dieser Winkel wird auch als Polarwinkel oder Azimut bezeichnet. Die Angabe der beiden Koordinaten r und eines Punktes der Ebene als Zahlenpaar wird als Polarkoordinatendarstellung bezeichnet. Kartesische Koordinaten in Polarkoordinaten umrechnen Um von den kartesischen Koordinaten in Polarkoordinaten umzurechnen, müssen aus den gegebenen Koordinaten und des kartesischen Systems der Radius r und der Polarwinkel berechnet werden. Der Einfachheit halber soll als Pol des Polarkoordinatensystems der Ursprung des kartesischen Systems und als Polachse die positive -Achse gewählt werden. direkt ins Video springen Kartesische Koordinaten umrechnen Der Radius r lässt sich dann ganz einfach mithilfe des Satzes von Pythagoras berechnen: Die Bestimmung des Polarwinkels bringt hingegen ein paar Besonderheiten mit sich.
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