Математика

Синус и косинус через экспоненту

Формулы Эйлера для записи синуса и косинуса через комплексную экспоненту
2 мин чтенияСложность: Обновлено 27 сентября 2026

Синус и косинус можно выразить через комплексные экспоненты \(e^{ix}\) и \(e^{-ix}\). Это позволяет заменять тригонометрические выражения алгебраическими и удобно преобразовывать произведения, суммы и степени.

Синус и косинус через экспоненту
Представление тригонометрических функций с помощью комплексной экспоненты: косинус равен полусумме \(e^{ix}\) и \(e^{-ix}\), а синус — частному их разности на \(2i\). Эти формулы следуют из формул Эйлера и связаны с тригонометрической формой комплексного числа.
\[e^{ix}=\cos x+i\sin x,\qquad e^{-ix}=\cos x-i\sin x\]
\[\cos x=\frac{e^{ix}+e^{-ix}}{2},\qquad \sin x=\frac{e^{ix}-e^{-ix}}{2i}\]

Здесь \(x\) — действительное число, а \(i\) — мнимая единица, для которой \(i^2=-1\). Чтобы получить формулы, складывают или вычитают равенства Эйлера. С их помощью тригонометрические тождества через экспоненту сводятся к действиям со степенями: \(e^a\cdot e^b=e^{a+b}\).

№
Пример: произведение синусов

Преобразуем \(\sin x\sin y\): \(\sin x=\frac{e^{ix}-e^{-ix}}{2i}\) и \(\sin y=\frac{e^{iy}-e^{-iy}}{2i}\). Поэтому произведение заменяется произведением двух скобок с экспонентами. После раскрытия скобок показатели складываются, например \(e^{ix}e^{iy}=e^{i(x+y)}\). Такой способ особенно удобен для преобразований, где много произведений или степеней.

!
Не путайте знаки

В формуле для косинуса стоит сумма и деление на \(2\), а в формуле для синуса — разность и деление на \(2i\). Нельзя заменять \(2i\) на \(2\): множитель \(i\) необходим, чтобы результат синуса был действительным при действительном \(x\).

Проверьте себя

Как записать \(\cos x\) через комплексные экспоненты?

Главное за минуту

Главное

  • \(\cos x=\frac{e^{ix}+e^{-ix}}{2}\), а \(\sin x=\frac{e^{ix}-e^{-ix}}{2i}\).
  • Формулы позволяют преобразовывать тригонометрические выражения с помощью свойств экспоненты.
  • Главная проверка при записи формул — знак между экспонентами и наличие множителя \(i\) в знаменателе синуса.