Цис (математика) - cis (mathematics) - Wikipedia

СНГ реже используется математическая запись определяется СНГ Икс = cos Икс + я грех Икс,[1][2][3][4][5][6][7][8][9][чрезмерное цитирование ] куда потому что это косинус функция я это мнимая единица и грех это синус функция. Обозначения используются реже, чем Формула Эйлера, еix, который предлагает еще более короткие и общие обозначения для потому что Икс + я грех Икс.

Обзор

В СНГ обозначение было впервые введено Уильям Роуэн Гамильтон в Элементы кватернионов (1866)[10][11] и впоследствии использовался Ирвинг Стрингхэм в таких произведениях, как Одноплоскостная алгебра (1893),[12][13] или по Джеймс Харкнесс и Фрэнк Морли в их Введение в теорию аналитических функций (1898).[13][14] Он соединяет тригонометрические функции с экспоненциальные функции в комплексная плоскость через Формула Эйлера.

В основном он используется как удобная сокращенная запись для упрощения некоторых выражений,[10][12][3][15][16] например в сочетании с Фурье и Хартли преобразовывает,[2][6][7] или когда экспоненциальные функции по какой-либо причине не следует использовать в математическом образовании.

В информационных технологиях функция видит специальную поддержку в различных высокопроизводительных математических библиотеках (например, Intel с Математическая библиотека ядра (MKL)[17]), доступный для многих компиляторов, языков программирования (включая C, C ++,[18] Common Lisp,[19][20] D,[21] Фортран,[22] Haskell,[23] Юля[24]) и операционные системы (включая Windows, Linux,[22] macOS и HP-UX[25]). В зависимости от платформы объединенная операция примерно в два раза быстрее, чем индивидуальный вызов функций синуса и косинуса.[21][26]

Связь с комплексной экспоненциальной функцией

В комплексная экспоненциальная функция можно выразить

[1]

куда я2 = −1.

Это также можно выразить с помощью следующих обозначений

[1][4][26]

т.е. "СНГ"аббревиатуры"cos + я грех".

Хотя на первый взгляд это обозначение излишне, оно эквивалентно еix, его использование имеет ряд преимуществ, таких как прямая привязка к полярной форме комплексного числа (и более легкое понимание).

Математические тождества

Производная

[1][27]

интеграл

[1]

Другие свойства

Они следуют непосредственно из Формула Эйлера.

[28]

Приведенные выше тождества верны, если Икс и у любые комплексные числа. Если Икс и у реальны, тогда

[28]

История

Эти обозначения были более распространены в эпоху после Второй мировой войны, когда пишущие машинки использовались для передачи математических выражений.

Верхние индексы смещены по вертикали и меньше 'СНГ' или же 'exp'; следовательно, они могут быть проблематичными даже для рукописного ввода, например, еix2 против цис (Икс2) или же ехр (ix2). Для многих читателей цис (Икс2) - самый ясный и легкий для чтения из трех.[нужна цитата ]

В СНГ нотация иногда используется, чтобы подчеркнуть один метод рассмотрения и решения проблемы по сравнению с другим.[29] Математика тригонометрии и экспонент связаны, но не совсем одинаковы; экспоненциальная запись подчеркивает целое, тогда как СНГ Икс и потому что Икс + я грех Икс обозначения подчеркивают части. Это может быть риторически полезно математикам и инженерам при обсуждении этой функции, а также служить мнемонический (за cos + я грех).

В СНГ нотация удобна для студентов-математиков, чьи знания тригонометрии и комплексных чисел допускают эту нотацию, но чье концептуальное понимание еще не позволяет использовать нотацию еix. По мере того как учащиеся изучают концепции, основанные на предшествующих знаниях, важно не заставлять их усваивать математические уровни, к которым они еще не готовы: обычное доказательство того, что СНГ Икс = еix требует исчисление, который студент, возможно, не изучал до того, как встретил выражение потому что Икс + я грех Икс.

В 1942 году вдохновленный СНГ обозначение Ральф В. Л. Хартли представил cas (за косинус-синус) функция для вещественнозначных Ядро Хартли, тем временем созданный ярлык в сочетании с Хартли преобразовывает:[30][31]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б c d е Вайсштейн, Эрик В. (2015) [2000]. "СНГ". MathWorld. Wolfram Research, Inc. В архиве из оригинала от 27.01.2016. Получено 2016-01-09.
  2. ^ а б Л.-Рундблад, Екатерина; Майдан, Алексей; Новак, Петр; Лабунец, Валерий (2004). «Быстрые цветные вейвлет-преобразования Хаара-Хартли-Прометея для обработки изображений». Написано в Prometheus Inc., Ньюпорт, США. В Бирнсе, Джиме (ред.). Вычислительная некоммутативная алгебра и приложения (PDF). Наука НАТО II: математика, физика и химия (NAII). 136. Дордрехт, Нидерланды: Springer Science + Business Media, Inc. С. 401–411. Дои:10.1007/1-4020-2307-3. ISBN  978-1-4020-1982-1. ISSN  1568-2609. В архиве (PDF) из оригинала на 28.10.2017. Получено 2017-10-28.
  3. ^ а б Своковски, граф; Коул, Джеффри (2011). Precalculus: функции и графики. Серия Precalculus (12-е изд.). Cengage Learning. ISBN  978-0-84006857-6. Получено 2016-01-18.
  4. ^ а б Симмонс, Брюс (28.07.2014) [2004]. "СНГ". Математические слова: термины и формулы от алгебры I до исчисления. Орегон, штат Орегон, США: Общественный колледж Клакамас, Математический факультет. Получено 2016-01-15.
  5. ^ Симмонс, Брюс (2014-07-28) [2004]. «Полярная форма комплексного числа». Математические слова: термины и формулы от алгебры I до исчисления. Орегон, штат Орегон, США: Общественный колледж Клакамас, Математический факультет. Получено 2016-01-15.
  6. ^ а б Каммлер, Дэвид В. (17 января 2008 г.). Первый курс анализа Фурье (2-е изд.). Издательство Кембриджского университета. ISBN  978-1-13946903-6. Получено 2017-10-28.
  7. ^ а б Лоренцо, Карл Ф .; Хартли, Том Т. (14 ноября 2016 г.). Дробная тригонометрия: с приложениями к дробным дифференциальным уравнениям и науке. Джон Уайли и сыновья. ISBN  978-1-11913942-3. Получено 2017-10-28.
  8. ^ Пирс, Род (2016-01-04) [2000]. «Умножение комплексных чисел». Математика - это весело. Получено 2016-01-15.
  9. ^ Биби, Нельсон Х. Ф. (22 августа 2017 г.). «Глава 15.2. Комплексное абсолютное значение». Справочник по вычислению математических функций - Программирование с использованием переносимой программной библиотеки MathCW (1-е изд.). Солт-Лейк-Сити, Юта, США: Springer International Publishing AG. п. 443. Дои:10.1007/978-3-319-64110-2. ISBN  978-3-319-64109-6. LCCN  2017947446. S2CID  30244721.
  10. ^ а б Гамильтон, Уильям Роуэн (1866-01-01). «Глава II. Дробные полномочия, общие корни единства». Написано в Дублине. В Гамильтон, Уильям Эдвин (ред.). Элементы кватернионов (1-е изд.). Лондон, Великобритания: Longmans, Green & Co., Университетское издательство, Майкл Генри Гилл. С. 250–257, 260, 262–263. Получено 2016-01-17. […] cos […] + я грех […] мы будем иногда сокращать на следующее: […] цис […]. Что касается знаков […], их следует рассматривать как в основном имеющиеся в настоящее время. экспозиция системы и, поскольку нечасто хотели и не использовали в последующем упражняться из них; и то же самое замечание относится к недавнему сокращение СНГ, для cos + я грех […] ([1], [2][3] ) (NB. Эта работа была опубликована посмертно, Гамильтон умер в 1865 году.)
  11. ^ Гамильтон, Уильям Роуэн (1899) [1866-01-01]. Гамильтон, Уильям Эдвин; Джоли, Чарльз Джаспер (ред.). Элементы кватернионов. я (2-е изд.). Лондон, Великобритания: Longmans, Green & Co. п. 262. Получено 2019-08-03. […] недавний сокращение СНГ для cos + я грех […] (NB. Настоящее издание перепечатано Chelsea Publ. Co. [де ] в 1969 г.)
  12. ^ а б Стрингхэм, Ирвинг (1893-07-01) [1891]. Унипланарная алгебра, являющаяся частью первой пропедевтики высшего математического анализа. 1. C. A. Mordock & Co. (типограф) (1-е изд.). Сан-Франциско, США: Беркли Пресс. С. 71–75, 77, 79–80, 82, 84–86, 89, 91–92, 94–95, 100–102, 116, 123, 128–129, 134–135.. Получено 2016-01-18. Как сокращение от потому что θ + я грех θ удобно использовать цисθ, который можно прочитать: сектор θ.
  13. ^ а б Кахори, Флориан (1952) [март 1929]. История математических обозначений. 2 (3-е исправленное издание номера 1929 г., 2-е изд.). Чикаго, США: Издательство open court. п. 133. ISBN  978-1-60206-714-1. Получено 2016-01-18. Stringham обозначенный потому что β + я грех β автор: "СНГβ", обозначение также используется Харкнесс и Морли. (NB. ISBN и ссылка для перепечатки 2-го издания компанией Cosimo, Inc., Нью-Йорк, США, 2013 г.)
  14. ^ Харкнесс, Джеймс; Морли, Фрэнк (1898). Введение в теорию аналитических функций (1-е изд.). Лондон, Великобритания: Макмиллан и компания. стр.18, 22, 48, 52, 170. ISBN  978-1-16407019-1. Получено 2016-01-18. (NB. ISBN для перепечатки издательством Kessinger Publishing, 2010 г.)
  15. ^ Рейс, Клайв (2011). Абстрактная алгебра: введение в группы, кольца и поля (1-е изд.). World Scientific Publishing Co. Pte. ООО С. 434–438. ISBN  978-9-81433564-5.
  16. ^ Вайц, Эдмунд (2016). «Основная теорема алгебры - наглядное доказательство». Гамбург, Германия: Гамбургский университет прикладных наук (HAW), Департамент Medientechnik. В архиве из оригинала на 2019-08-03. Получено 2019-08-03.
  17. ^ Intel. "v? CIS". Зона разработчиков Intel. Получено 2016-01-15.
  18. ^ «Справочник по компилятору Intel C ++» (PDF). Корпорация Intel. 2007 [1996]. С. 34, 59–60. 307777-004US. Получено 2016-01-15.
  19. ^ «СНГ». Common Lisp Hyperspec. The Harlequin Group Limited. 1996. Получено 2016-01-15.
  20. ^ «СНГ». LispWorks, Ltd. 2005 [1996]. Получено 2016-01-15.
  21. ^ а б "std.math: expi". Язык программирования D. Цифровой Марс. 2016-01-11 [2000]. Получено 2016-01-14.
  22. ^ а б «Руководство по установке и примечания к выпуску» (PDF). Intel Fortran Compiler Professional Edition 11.0 для Linux (11.0 изд.). 2008-11-06. Получено 2016-01-15.[постоянная мертвая ссылка ]
  23. ^ «СНГ». Справочник по Haskell. ZVON. Получено 2016-01-15.
  24. ^ «Математика; математические операторы». Язык Джулии. В архиве из оригинала на 2020-08-19. Получено 2019-12-05.
  25. ^ «Некритическое влияние HP-UX 11i v2.0: изменения в IPF libm (NcEn843) - описание расширения CC Impacts - значительные улучшения производительности для функции питания и настройки производительности». Компания Hewlett-Packard Development, L.P. 2007. Получено 2016-01-15.[постоянная мертвая ссылка ]
  26. ^ а б «Обоснование международного стандарта - языки программирования - C» (PDF). 5.10. Апрель 2003. С. 114, 117, 183, 186–187. В архиве (PDF) из оригинала от 06.06.2016. Получено 2010-10-17.
  27. ^ Фукс, Мартин (2011). «Глава 11: Differenzierbarkeit von Funktionen». Анализ I (PDF) (на немецком языке) (изд. WS 2011/2012). Fachrichtung 6.1 Mathematik, Universität des Saarlandes, Германия. стр.3, 13. Получено 2016-01-15.
  28. ^ а б Фукс, Мартин (2011). «Глава 8.IV: Spezielle Funktionen - Die trigonometrischen Funktionen». Анализ I (PDF) (на немецком языке) (изд. WS 2011/2012). Fachrichtung 6.1 Mathematik, Universität des Saarlandes, Германия. стр. 16–20. Получено 2016-01-15.
  29. ^ Диль, Кристина; Леупп, Марсель (январь 2010 г.). Komplexe Zahlen: Ein Leitprogramm в Mathematik (PDF) (на немецком). Базель и Херизау, Швейцария: Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH). п. 41. В архиве (PDF) из оригинала от 27.08.2017. […] Bitte vergessen Sie aber nicht, dass e für uns bisher nur eine Schreibweise für den Einheitszeiger mit Winkel φ ist. In anderen Büchern wird dafür oft der Ausdruck cis (φ) anstelle von e verwendet. […] (109 стр.)
  30. ^ Хартли, Ральф В. Л. (Март 1942 г.). «Более симметричный анализ Фурье применительно к задачам передачи». Труды IRE. 30 (3): 144–150. Дои:10.1109 / JRPROC.1942.234333. S2CID  51644127.
  31. ^ Брейсуэлл, Рональд Н. (Июнь 1999 г.) [1985, 1978, 1965]. Преобразование Фурье и его приложения (3-е изд.). Макгроу-Хилл. ISBN  978-0-07303938-1.