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complex prove

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Mensagempor stuart clark » Dom Abr 15, 2012 13:05

Prove that \tan \left(i.\ln\left(\frac{a-ib}{a+ib}\right)\right) = -\frac{2ab}{a^2-b^2}
stuart clark
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Re: complex prove

Mensagempor fraol » Sáb Abr 21, 2012 16:28

stuart clark escreveu:Prove that \tan \left(i.\ln\left(\frac{a-ib}{a+ib}\right)\right) = -\frac{2ab}{a^2-b^2}


Let z be a complex number such that:

z = a + bi and z = r(cos \theta + i sin \theta) .

So: a + bi = r(cos \theta + i sin \theta). Then we have:

a = rcos \theta and b = r sin \theta.

Now, with results above, let's do some algebraic manipulation with the expression inside natural log and use the Euler identity e^{i\theta} = cos \theta + i sin \theta:

\frac{a - bi}{a + bi} = \frac{rcos \theta - i r sin \theta}{rcos \theta + i r sin \theta} = \frac{cos \theta - i  sin \theta}{cos \theta + i sin \theta} = \frac{e^{-i\theta}}{e^{i\theta}} = e^{-2i\theta}.

Returning to the original expression and applying the last result we get:

\tan \left(i.\ln\left(\frac{a-ib}{a+ib}\right)\right) = tan \left(i.\ln e^{-2i\theta} \right) = tan \left( -2i^2\theta \right) = tan \left( 2\theta \right) .

From trigonometry, we have:

tan \left( 2\theta \right) = \frac{2 tan \theta}{1 - tan^2 \theta} = \frac{2cos \theta sin \theta}{cos^2 \theta - sin^2 \theta }.

Replacing cos and sin in this last expression:

\frac{2cos \theta sin \theta}{cos^2 \theta - sin^2 \theta }  = \frac{2 \frac{a}{r} . \frac{b}{r} } {\frac{a^2}{r^2} - \frac{b^2}{r^2}} = \frac{2ab}{a^2 - b^2},

that is the desired result (note that this solution doesn't contains the negative sign ).

.
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Re: complex prove

Mensagempor stuart clark » Qua Mai 02, 2012 01:07

Thanks fraol
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Assunto: Unesp - 95 Números Complexos
Autor: Alucard014 - Dom Ago 01, 2010 18:22

(UNESP - 95) Seja L o Afixo de um Número complexo a=\sqrt{8}+ i em um sistema de coordenadas cartesianas xOy. Determine o número complexo b , de módulo igual a 1 , cujo afixo M pertence ao quarto quadrante e é tal que o ângulo LÔM é reto.


Assunto: Unesp - 95 Números Complexos
Autor: MarceloFantini - Qui Ago 05, 2010 17:27

Seja \alpha o ângulo entre o eixo horizontal e o afixo a. O triângulo é retângulo com catetos 1 e \sqrt{8}, tal que tg \alpha = \frac{1}{sqrt{8}}. Seja \theta o ângulo complementar. Então tg \theta = \sqrt{8}. Como \alpha + \theta = \frac{\pi}{2}, o ângulo que o afixo b formará com a horizontal será \theta, mas negativo pois tem de ser no quarto quadrante. Se b = x+yi, então \frac{y}{x} = \sqrt {8} \Rightarrow y = x\sqrt{8}. Como módulo é um: |b| = \sqrt { x^2 + y^2 } = 1 \Rightarrow x^2 + y^2 = 1 \Rightarrow x^2 + 8x^2 = 1 \Rightarrow x = \frac{1}{3} \Rightarrow y = \frac{\sqrt{8}}{3}.

Logo, o afixo é b = \frac{1 + i\sqrt{8}}{3}.