高中数学中虚数的公式主要包括以下几种:
虚数乘法
$(a+bi)(c+di) = ac + adi + bci + bd \cdot i^2 = (ac - bd) + (ad + bc)i$
虚数除法
$\frac{a+bi}{c+di} = \frac{(a+bi)(c-di)}{(c+di)(c-di)} = \frac{ac - adi + bci - bdi^2}{c^2 + d^2} = \frac{(ac + bd) + (bc - ad)i}{c^2 + d^2}$
虚数加法
$(a+bi) + (c+di) = (a+c) + (b+d)i$
虚数减法
$(a+bi) - (c+di) = (a-c) + (b-d)i$
虚数单位 $i$ 的性质
$i^2 = -1$
$i = \sqrt{-1}$
欧拉公式
$e^{i\theta} = \cos\theta + i\sin\theta$
复数的模长和辐角
对于非零复数 $a+bi$,其模长 $\left|a+bi\right| = \sqrt{a^2 + b^2}$,辐角 $\operatorname{arg}(a+bi) = \theta$,其中 $\tan\theta = \frac{b}{a}$
虚数的幂运算
$i^n = \cos(n\ln|i|) + i\sin(n\ln|i|) = \cos(n\frac{\pi}{2}) + i\sin(n\frac{\pi}{2})$
虚数的三角函数公式
$\sin(a+bi) = \sin(a)\cosh(b) + i\sinh(b)\cos(a)$
$\cos(a+bi) = \cos(a)\cosh(b) - i\sinh(b)\sin(a)$
$\tan(a+bi) = \frac{\sin(a+bi)}{\cos(a+bi)}$
$\cot(a+bi) = \frac{\cos(a+bi)}{\sin(a+bi)}$
$\sec(a+bi) = \frac{1}{\cos(a+bi)}$
$\csc(a+bi) = \frac{1}{\sin(a+bi)}$
这些公式涵盖了虚数的基本运算和性质,是高中数学中虚数部分的重要内容。