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iの累乗とeの累乗の関係 📂複素解析

iの累乗とeの累乗の関係

定理

自然定数 ee虚数 iiの累乗は以下の関係を満たします。

eilπ2=il e^{i\frac{l \pi}{2}} = i^{l}

証明

eilπ2=coslπ2+isinlπ2e^{ i \frac{l \pi}{2}}=\cos\frac{l \pi}{2}+i\sin \frac{l \pi}{2}であるため、l=0l=0時、

e0=1=i0 e^{ 0}= 1 =i^{0}

l=1l=1時、

eiπ2=cosπ2+isinπ2=i=i1 e^{ i \frac{\pi}{2}}=\cos\frac{\pi}{2}+i\sin \frac{\pi}{2}=i=i^{1}

l=2l=2時、

eiπ=cosπ+isinπ=1=i2 e^{ i \pi}=\cos \pi+i\sin \pi=-1=i^{2}

l=3l=3時、

ei3π2=cos3π2+isin3π2=i=i3 e^{ i \frac{3\pi}{2}}=\cos\frac{3\pi}{2}+i\sin \frac{3\pi}{2}=-i=i^{3}

その後繰り返すため、

eilπ2=il e^{ i \frac{l \pi}{2}}=i^l