根据两复数相乘的公式,设Z=r(cosx+isinx),Z'=r'(cosx'+isinx')
则Z*Z'=rr'(cos(x+x')+isin(x+x'))
令Z=Z',得Z^2=r^2(cos2x+isin2x)
继续用Z乘这个式子,得Z^3=r^2(cos3x+isin3x)
设当n=k-1时,有Z^n=r^(k-1)(cos(k-1)x+isin(k-1)x)
则n=k时
Z^n=r^(k-1)(cos(k-1)x+isin(k-1)x)×r(cosx+isinx)
=r^k[cos(k-1)xcosx-sin(k-1)xsinx+i﹙sin(k-1)xcosx+sinxcos(k-1)x﹚]
=r^k(coskx+isinkx),也成立
∴n∈N,Z^n=r^n(cosnx+isinnx)
或者不用数学归纳法,可以这样证明:
引入欧拉公式:e^ix=cosx+isinx
将e^t,sint,cost分别展开为泰勒级数:
e^t=1+t+t^2/2!+t^3/3!+……+t^n/n!+……
sint=t-t^3/3!+t^5/5!-t^7/7!+……-……
cost=1-t^2/2!+t^4/4!-t^6/6!+……-……
将t=ix代入以上三式,可得欧拉公式
应用欧拉公式,(cosx+isinx)^n=(e^ix)n
=e^inx
=cos(nx)+isin(nx)