ド・モアブルの定理と数学的帰納法による証明

2021年12月22日水曜日

解析学 数学

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はじめに

ここでは、ド・モアブルの定理(公式)の数学的帰納法の証明をします。

※スマホから見ている場合は、長い数式は横にスライドして見ることができます。

※この記事は元記事と内容は同じです。Google検索に登録されなかったので再掲した次第です。

数学記事まとめはこちら

ド・モアブルの定理とは?

$\left( \cos \theta +i\sin \theta \right) ^{n}=\cos n\theta +i\sin n\theta$

これをド・モアブルの定理(公式)という。

以下でしっかりと証明するが、ざっくりいうと、

$\left( \cos \theta +i\sin \theta \right) \left( \cos \varphi +i\sin \varphi \right) =\cos \left( \theta +\varphi \right) +i\sin \left( \theta +\varphi \right)$

上式を繰り返すだけだ。

中の計算がどうなっているかは、加法定理を使えばわかる。

自信が無いなら次の証明に進む前に確認してほしい。


数学的帰納法での証明

$n=1$のときはそのままなのでOK

$n$のとき成立すると仮定すると

$\begin{aligned}\left( \cos \theta +i\sin \theta \right) ^{n+1}&=\left( \cos n\theta +i\sin n\theta \right) \left( \cos \theta +i\sin \theta \right)& \\ &=\cos \left( n\theta +\theta \right) +i\sin \left( n\theta +\theta \right) &\\ &=\cos \left( n+1\right) \theta +i\sin \left( n+1\right) \theta &\end{aligned}$

</div>

$n+1$のときも成立。(終)

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