;cos2θ=cos2θ-sin2θ
sin2θ=2sinθcosθ
也就是说cos2θ与sin2θ可以用cosθ与sinθ表现,将2θ用θ表示的式子,就称为两倍角公式,将旋转以算式呈现并重新解释其中的内容,就可以导出两倍角公式。
用等号表示『2θ旋转一次』与『θ旋转2次』两者相同,发现两种姿态其实是同样的东西时,是一件多美好的事情啊。
◎◎◎
听着米尔迦说话的同时,我的脑袋在思考着另外一件事情。聪明的女孩,美丽的女孩,当注意到两者其实是同一个人时,是一件多美好的事情啊。(无名之声:专心学你的数学吧,人渣。话说高中就懂等距变换,这人难道是搞数学奥赛的?)(JoyJ:我求真相,我求等距变换真相==)
然而我仍旧不发一语,默默地听着米尔迦说话。
3.2振动与旋转
先不管之前的算式……米尔迦边说边在我的笔记本中写下了这样的问题。
※※问题3-1
用n表示下列一般项a<n>。
n01234567……
a<n>10-1010-10……
「解得出来吗?」
「很简单啊,数列在1,0,一1之间来回,或是说成振动比较好?」我回答。
「喔,原来你是这样看这个数列的。」
「不对吗?」
「不,你的想法没错,那么……请将这个『振动』用一般项表现出来。」
「一般项……也就是说用n表示a<n>就行了吧。嗯,将状况分类的话就马上有答案了。」
a<n>=1 (n=0,4,8…,4k,…)
a<n>=0(n=1,5,9…,4k+1,…)
a<n>=-1(n=2,6,10…,4k+2,…)
「嗯,是没错,不过这样就不像振动了。」
米尔迦闭上双眼,食指左右摇晃。
「那么接下来思考这个问题,要怎么化成一般项呢?」她张开眼睛问着。
※※问题3-2
用n表示下列一般项b<n>。
n01234567……
b<n>1i-1-i1i-1-i……
「i是指<根号-1>吗?」我提出问题。
「除了虚数单位以外还有别的i吗?」
「不……算了,先不管这个。这个数列b<n>在n为偶数时是+1或-1,当n为奇数时为+i或-i,这也是振动的一种吗?」
「当然不是,你将这个数列当成是振动?」
「除此之外还有别的理解方式吗?」我问。
米尔迦在闭上眼的一瞬间回答。
「用复数平面思考看看吧。复数平面就是x轴是实数轴,y轴是虚数轴的坐标平面,这样的话,全部的复数都能在这平面上以点来表现。」
复数数←→点
x+yi←→(x,y)
将问题3-2的数列b<n>用复数的列思考的话,1就是1+0i,i就是0+1i。
1+0i,0+1i,-1+0i,0-1i,1+0i,0+1i,-1+0i,0-1i,……
将数列bn在复数平面上以点来表示,就会出现这样的图。
(1,0),(0,1),(-1,0),(0,-1),(1,0),(0,1),(-1,0),(0,1),……
[插图:平面直角坐标系,描出四点(1,0),(0,1),(-1,0),(0,-1)]
「啊,原来如此。就会在菱形……应该说是正方形的顶点间移动啊。」我一边说一边在圆上画线。
[插图:平面直角坐标系,描出四点(1,0),(0,1),(-1,0),(0,-1),逆时针顺次以直箭头连接,即(1,0)→(0,1),(0,1)→(-1,0),(-1,0)→(0,-1),(0,-1)→(1,0)。最终箭头构成一个完整的菱形]
「喔,你将点连成这种图形啊,确实这样也可以。」
「除了正方形之外还有别的图形吗?」我问。
「你的脑袋出乎意料地硬呢,这种图形呢?」米尔迦回答。
[插图:平面直角坐标系,描出四点(1,0),(0,1),(-1,0),(0,-1),逆时针顺次以弯箭头连接,即(1,0)→(0,1),(0,1)→(-1,0),(-1,0)→(0,-1),(0,-1)→(1,0)。最终箭头构成一个完整的圆形]
「是圆……」
「没错,是圆,半径为1的单位圆